JP4940285B2 - Electrolyte material - Google Patents

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Abstract

An object of the present invention is to provide a material for an electrolytic solution having improved ionic conductivity and, showing excellent in low temperature property, being stable with time,and being electrochemically stable at a high potential, and an ionic material-containing composition exhibiting excellent fundamental performance such as electrochemical stability, and preferably usedin a variety of utilities. Another object of the present invention is to provide utilities thereof. The material for an electrolytic solution is the material containing an ionic compound, and the material comprises a cyano group-containing anion represented by the formula (1) and 1 to 99% by mass of a solvent in 100% by mass of the material for an electrolytic solution.

Description

本発明は、電解液材料に関する。より詳しくは、電気化学デバイスのイオン伝導体である電解液に好適に用いられる電解液材料に関する。   The present invention relates to an electrolyte material. More specifically, the present invention relates to an electrolytic solution material suitably used for an electrolytic solution that is an ionic conductor of an electrochemical device.

電解液材料は、イオン伝導による各種の電池等において広く用いられているものであり、例えば、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電及び放電機構を有する電池の他、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスに用いられている。これらでは、一般に一対の電極とその間を満たすイオン伝導体である電解液から電池が構成されることになる。このようなイオン伝導体としては、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン等の有機溶媒に、過塩素酸リチウム、LiPF、LiBF、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム、フタル酸テトラメチルアンモニウム等の電解質を溶解した電解液が使用されている。このようなイオン伝導体においては、電解質が溶解することにより、カチオンとアニオンとに解離して電解液中をイオン伝導することになる。 Electrolytic solution materials are widely used in various types of batteries using ion conduction. For example, in addition to batteries having charging and discharging mechanisms such as primary batteries, lithium (ion) secondary batteries and fuel cells, electrolysis It is used in electrochemical devices such as capacitors, electric double layer capacitors, solar cells, and electrochromic display elements. In these, a battery is generally composed of a pair of electrodes and an electrolytic solution which is an ionic conductor filling between the electrodes. Examples of such ionic conductors include organic solvents such as γ-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, propylene carbonate, tetrahydrofuran, lithium perchlorate, LiPF 6 , LiBF 4 , tetraethylammonium borofluoride, tetramethyl phthalate. An electrolytic solution in which an electrolyte such as ammonium is dissolved is used. In such an ionic conductor, when the electrolyte is dissolved, it is dissociated into a cation and an anion to conduct ions in the electrolytic solution.

一般的なリチウム(イオン)二次電池の一形態の断面模式図を図1に示す。このようなリチウム(イオン)二次電池においては、活性物質から形成される正極と負極とを有し、LiPF等のリチウム塩を溶質として溶解した有機溶媒により構成される電解液により、正極と負極との間にイオン伝導体が形成されている。この場合、充電時には、負極においてCLi→6C+Li+eの反応が起こり、負極表面で発生した電子(e)は、電解液中をイオン伝導して正極表面に移動し、正極表面では、CoO+Li+e→LiCoOの反応が起こり、負極から正極へ電流が流れることになる。放電時には、充電時の逆反応が起こり、正極から負極へ電流が流れることになる。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one form of a general lithium (ion) secondary battery. Such a lithium (ion) secondary battery has a positive electrode and a negative electrode formed from an active substance, and an electrolyte solution composed of an organic solvent in which a lithium salt such as LiPF 6 is dissolved as a solute, An ionic conductor is formed between the negative electrode. In this case, at the time of charging, a reaction of C 6 Li → 6C + Li + e occurs in the negative electrode, and electrons (e) generated on the negative electrode surface are ion-conducted in the electrolytic solution and move to the positive electrode surface, and on the positive electrode surface, CoO 2 + Li + e → A reaction of LiCoO 2 occurs, and a current flows from the negative electrode to the positive electrode. When discharging, a reverse reaction occurs during charging, and current flows from the positive electrode to the negative electrode.

しかしながら、このような電気化学テバイスを構成する電解液においては、有機溶媒が揮発しやすく引火点が低いという問題点や、漏液が発生し易く、長期間の信頼性に欠けるという問題点があることから、これらの問題点を改善することができる材料が求められていた。   However, in the electrolytic solution constituting such an electrochemical device, there is a problem that the organic solvent is likely to volatilize and the flash point is low, and a liquid leakage is likely to occur, resulting in lack of long-term reliability. Therefore, a material capable of improving these problems has been demanded.

そこで、室温で液状の常温溶融塩を応用する検討が行われている(例えば、非特許文献1参照。)。常温溶融塩としてはN−ブチルピリジウムやN−エチル−N′−メチル−イミダゾリウム等の芳香族4級アンモニウムのハロゲン化物とハロゲンアルミニウムとの錯体や2種類以上のリチウム塩の混合物等が知られている(例えば、非特許文献2参照。)。しかしながら、前者の錯体はハロゲン化物イオンによる腐食性に問題があり、後者は熱力学的に不安定な過冷却液体で、経時的に固化するという問題点がある。   Then, examination which applies liquid room temperature molten salt at room temperature is performed (for example, refer nonpatent literature 1). Known as room temperature molten salts are complexes of aromatic quaternary ammonium halides such as N-butylpyridium and N-ethyl-N'-methyl-imidazolium with halogen aluminum, and mixtures of two or more lithium salts. (For example, see Non-Patent Document 2). However, the former complex has a problem of corrosivity due to halide ions, and the latter is a supercooled liquid which is thermodynamically unstable and solidifies with time.

一方、テトラフルオロホウ酸アニオンやビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオン等のイミダゾリウム塩やピリジウム塩は、電気的に比較的安定であるため、近年盛んに検討がなされている。しかしながら、イオン伝導度等の性能が充分ではなく、また、フッ素を含有しているため、電極の腐食等の問題があり、優れた基本性能を発揮するイオン伝導体を構成する材料とするための工夫の余地があった。   On the other hand, imidazolium salts and pyridium salts such as tetrafluoroborate anion and bistrifluoromethanesulfonylimide anion are relatively stable electrically and have been actively studied in recent years. However, performance such as ionic conductivity is not sufficient, and since it contains fluorine, there is a problem such as electrode corrosion, and a material for constituting an ionic conductor that exhibits excellent basic performance. There was room for ingenuity.

またN−アルキル−N−メチルピロリジウム又は1−アルキル−3−メチルイミダゾリウムのジシアノアミド塩について、熱的特性、粘度、定性的な電位安定性について研究を行い、このようなジシアノアミド塩が低粘度のイオン性液体として有用であることが開示されている(例えば、非特許文献3参照。)。しかしながら、このようなジシアノアミド塩を電気化学デバイスのイオン伝導体の材料に適用する技術に関しては開示がなく、優れた基本性能を発揮するイオン伝導体を構成する材料とするための工夫の余地があった。   In addition, the dicyanoamide salt of N-alkyl-N-methylpyrrolidinium or 1-alkyl-3-methylimidazolium was studied for thermal characteristics, viscosity, and qualitative potential stability. It is disclosed that it is useful as a low-viscosity ionic liquid (see, for example, Non-Patent Document 3). However, there is no disclosure regarding a technique for applying such a dicyanoamide salt to an ionic conductor material of an electrochemical device, and there is room for contrivance to make a material constituting an ionic conductor that exhibits excellent basic performance. there were.

シアノ置換メチド及びアミドを含むシアノ置換塩に関し、N−シアノ置換アミド、N−シアノ置換スルホンアミド、1,1,1−ジシアノ置換スルホニルメチド及び1,1,1−ジシアノアシルメチドから成る群から選択される少なくとも一種の塩とマトリックス材料とを含む電解質が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この電解質においては、粉末の形態である塩を調製し、これをマトリックス材料である有機溶媒に溶解して液体電解質としたり、固体ポリマー電解質としたりすることとなる。また、有機マトリックス中に伝導種となるイオンドーパントを含有する固体伝導性材料に関し、例えば、有機マトリックスとしてN−メチル−N−プロピルピロリジウムのジシアノアミド塩を、イオンドーパントとしてLiSOCFを用いたものが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、これらの技術においては、電気化学デバイスのイオン伝導体として優れている電解液の材料に塩の形態とした化合物を適用し、かつ塩自体を液状のものとすては開示がない。 For cyano-substituted salts, including cyano-substituted methides and amides, the group consisting of N-cyano-substituted amides, N-cyano-substituted sulfonamides, 1,1,1-dicyano-substituted sulfonyl methides and 1,1,1-dicyanoacyl methides An electrolyte containing at least one salt selected from the above and a matrix material is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this electrolyte, a salt in the form of powder is prepared and dissolved in an organic solvent as a matrix material to form a liquid electrolyte or a solid polymer electrolyte. The present invention also relates to a solid conductive material containing an ionic dopant as a conductive species in an organic matrix. For example, N-methyl-N-propylpyrrolidinium dicyanoamide salt is used as an organic matrix and LiSO 3 CF 3 is used as an ionic dopant. (For example, refer to Patent Document 2). However, in these techniques, there is no disclosure of applying a compound in the form of a salt to the material of an electrolytic solution that is excellent as an ionic conductor of an electrochemical device, and making the salt itself liquid.

またカチオン性部分M+mと結合するアニオン性部分を含むイオン性化合物に関し、カチオン性部分のMは、ヒドロキソニウム、ニトロソニウムNO、アンモニウムNH 、原子価mを有する金属カチオン、原子価mを有する有機カチオン又は原子価mを有する有機金属カチオンであり、アニオン性部分は、式R−Y−C(C≡N) 又はZ−C(C≡N) のうちの1つに相当するものであり、このイオン性化合物は、イオン伝導性材料等に用いることができることが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。このようなイオン性化合物においては、アニオン性部分について、アニオンとなる元素が炭素原子(C)のみにより構成されるものであり、優れた基本性能を発揮する電解液を構成する好適な材料とするための工夫の余地があった。 In addition, regarding an ionic compound including an anionic moiety bonded to the cationic moiety M + m , M in the cationic moiety is hydroxonium, nitrosonium NO + , ammonium NH 4 + , a metal cation having a valence m, a valence m Or an anionic moiety having one of the formulas R D —Y—C (C≡N) 2 or Z—C (C≡N) 2 —. It is disclosed that this ionic compound can be used for an ion conductive material or the like (see, for example, Patent Document 3). In such an ionic compound, the anionic portion is composed of only the carbon atom (C) as an anion element, and is a suitable material that constitutes an electrolytic solution that exhibits excellent basic performance. There was room for ingenuity.

更に電解コンデンサ駆動用溶融塩形電解質に関し、溶媒を用いずに、共役二重結合を有する含窒素複素環カチオンもしくは共役二重結合を有する含窒素縮合複素環カチオンからなる電解質塩を、溶融または溶融後固化させることが開示されている(例えば、特許文献4参照。)。この電解質は、電解コンデンサに使用されるものであり、アニオンとしてカルボン酸イオンを用いることが記載されている。
しかしながら、この中では電気化学デバイスの電解液として重要な性能要因となる伝導度の温度の開示がなく、イオン伝導度等の性能が充分でないことから、優れた基本性能を発揮するイオン伝導体を構成する材料とするための工夫の余地があった。
Further, regarding a molten salt electrolyte for driving an electrolytic capacitor, an electrolyte salt composed of a nitrogen-containing heterocyclic cation having a conjugated double bond or a nitrogen-containing condensed heterocyclic cation having a conjugated double bond is melted or melted without using a solvent. Post-solidification is disclosed (for example, refer to Patent Document 4). This electrolyte is used for an electrolytic capacitor, and it is described that a carboxylate ion is used as an anion.
However, there is no disclosure of the temperature of conductivity, which is an important performance factor as an electrolytic solution for electrochemical devices, and the performance of ion conductivity and the like is not sufficient. There was room for ingenuity to make the material to be composed.

特表2002−523879号公報(第1−7頁、第30−43頁)JP-T-2002-523879 (pages 1-7, 30-43) 国際公開第01/15258号パンフレット(第14−17頁)WO 01/15258 pamphlet (pages 14-17) 特表2000−508677号公報(第1−12頁)Japanese translation of PCT publication No. 2000-508677 (page 1-12) 特許第3182793号明細書(第1、5−8頁)Japanese Patent No. 3182793 (No. 1, pages 5-8)

小浦ら、J.Electrochem.Soc.、1993年、140、p.602Koura et al. Electrochem. Soc. 1993, 140, p. 602 C.A.Angellら、Nature、1933年、362、p.137C. A. Angell et al., Nature, 1933, 362, p. 137 Douglas R.MacFarlaneら、Chem.Commun.、2001年、p.1430−1431Douglas R.D. MacFarlane et al., Chem. Commun. 2001, p. 1430-1431

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、イオン伝導度が向上し、しかも電極等への腐食性が抑制され、経時的に安定であり、また、高電位において電気化学的に安定である電解液材料を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, improves ionic conductivity, suppresses corrosiveness to electrodes and the like, is stable over time, and is electrochemically stable at a high potential. It aims at providing the electrolyte solution material which is.

本発明者等は、イオン伝導体である電解液を構成する材料について種々検討した結果、塩の形態とすることにより揮発性がなくなって安全に取り扱うことができることから、溶融塩に電解質を溶解した液体状態のイオン伝導体が有用であることに着目し、単独では低温で固化し、イオン伝導度の測定ができない場合もあるイオン性液体であっても、2種以上のイオン性液体を含有する形態とすることにより、イオン伝導度に優れるものとすることができ、特定の組み合わせでイオン性液体を含有させたり、特定温度でのイオン伝導度が特定範囲以上のものとしたりすることにより、イオン伝導体を構成する材料に好適なものとできることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。また、このような材料がフッ素原子を有さない場合においては、これに起因して電極等への腐食性を抑制し、経時的に安定に機能することができるものであり、電解液を構成する液体材料として機能し、電気化学デバイスに好適なものとなりうることを見いだした。更に、特定構造のアニオンやカチオンを有する形態とすることにより、常温で溶融した状態を安定に保つ常温溶融塩となり、溶媒を含んでいないため、高温中で外部に揮発することがなく、長期間に耐える電気化学デバイスの電解液を構成する材料として更に好適なものとなることも見いだし、本発明に到達したものである。   As a result of various studies on materials constituting the electrolyte solution which is an ionic conductor, the present inventors have dissolved the electrolyte in the molten salt because it can be safely handled because it is in the form of a salt and thus can be safely handled. Focusing on the usefulness of ionic conductors in the liquid state, it contains two or more types of ionic liquids, even if the ionic liquid solidifies at a low temperature by itself and the ionic conductivity may not be measured. By adopting a form, it can be made excellent in ionic conductivity, by containing an ionic liquid in a specific combination, or by making the ionic conductivity at a specific temperature more than a specific range, It was found that the material can be suitable for the material constituting the conductor, and the inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly. In addition, when such a material does not have a fluorine atom, the corrosiveness to the electrode or the like can be suppressed due to this, and it can function stably over time, and constitutes an electrolytic solution. It has been found that it can function as a liquid material and can be suitable for electrochemical devices. Furthermore, by having a form having an anion or cation with a specific structure, it becomes a room temperature molten salt that stably maintains a molten state at room temperature, and does not contain a solvent, so that it does not volatilize outside at high temperatures, and for a long time. The present invention has also been found to be more suitable as a material constituting the electrolyte solution of an electrochemical device that can withstand the above-mentioned conditions.

すなわち本発明は、2種以上のイオン性液体を含有してなる電解液材料であって、上記電解液材料は、少なくとも1種の不飽和結合を有するアンモニウムカチオンを必須としてなり、下記一般式(1);
That is, the present invention provides an electrolytic solution material comprising two or more ionic liquids, the electrolytic solution material is made as an essential ammonium cationite down to have at least one unsaturated bond, the following general Formula (1);

Figure 0004940285
Figure 0004940285

(式中、Xは、B、C、NおよびOから選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。aは、1以上の整数であり、dは0以上の整数である。)で表されるアニオンを2種以上必須としてなる電解液材料である
(In the formula, X, B, C, .a representing at least one element selected N and O or al is an integer of 1 or more, d is an integer of 0 or more.) Represented by It is an electrolyte solution material in which two or more anions are essential .

上記電解液材料は、−55℃でのイオン伝導度が1×10−6S/cm以上である電解液材料でもある。
記電解液材料は、30℃雰囲気下、作用極としてグラッシーカーボン電極、参照極としてAg電極、対極として白金電極をそれぞれ用い、掃引速度が100mV/s、掃引範囲が自然電位〜3Vで測定したサイクリックボルタメトリー測定における電位印加時における、1サイクル目の酸化側のピーク電流をi p1 、2サイクル目以降のピーク電流をi pn とし、(i p1 −i pn )/i p1 ×100により求められる値である印加時3サイクル目以降のピーク電流低減率が20%以上である電解液材料でもある。
以下に本発明を詳述する。
The electrolyte material is also an electrolyte material having an ionic conductivity at −55 ° C. of 1 × 10 −6 S / cm or more.
Upper Symbol electrolyte material, under 30 ° C. atmosphere, glassy carbon electrode as a working electrode, using Ag electrode as a reference electrode, a platinum electrode as the counter electrode, respectively, sweep rate is 100 mV / s, the sweep range is determined by the natural potential ~3V when the potential is applied in the cyclic voltaic down cytometry measurements, the peak current of the first cycle of oxidation side i p1, 2 and subsequent cycles of the peak current and i pn, by (i p1 -i pn) / i p1 × 100 is a value determined electrostatic position upon application 3 subsequent cycles of the peak current reduction rate is also the electrolyte material is 20% or more.
The present invention is described in detail below.

本発明の電解液材料は、上述の構成よりなり、イオン伝導度が向上し、電極等への腐食性がなく、経時的に安定であり、また、高電位においても電解質塩が分解することが抑制され、電気化学的にも安定なものであることから、イオン伝導体を構成する電解液材料として好適であり、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電及び放電機構を有する電池の他、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスに好適に適用することができる。   The electrolyte material of the present invention has the above-described configuration, improves ionic conductivity, is not corrosive to electrodes and the like, is stable over time, and electrolyte salts can be decomposed even at a high potential. Suppressed and electrochemically stable, it is suitable as an electrolyte material that constitutes an ionic conductor, and has a charging and discharging mechanism for primary batteries, lithium (ion) secondary batteries, fuel cells, etc. It can be suitably applied to electrochemical devices such as electrolytic capacitors, electric double layer capacitors, solar cells and electrochromic display elements, in addition to the batteries having them.

リチウム二次電池の一形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one form of a lithium secondary battery. (a)は、電解コンデンサの一形態を示す斜視図であり、(b)は、アルミ電解コンデンサの一形態を示す断面模式図である。(A) is a perspective view which shows one form of an electrolytic capacitor, (b) is a cross-sectional schematic diagram which shows one form of an aluminum electrolytic capacitor. 電気二重層キャパシタの一形態を示す断面模式図及び電極表面の拡大模式図である。It is the cross-sectional schematic diagram which shows one form of an electrical double layer capacitor, and the enlarged schematic diagram of the electrode surface.

本発明の電解液材料は、2種以上のイオン性液体を含有してなり、(1)不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンと不飽和結合を有するアンモニウムカチオンとを必須とし、上記一般式(1)で表されるアニオンを必須とする形態、(2)少なくとも2種の不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンを必須とし、いずれか一方又は両方が環構造を有する形態、(3)少なくとも2種の不飽和結合を有するアンモニウムカチオンを必須とし、該カチオンが対をなすアニオンが異種のものであり、上記一般式(1)で表されるアニオンを必須とする形態、若しくは、(4)−55℃でのイオン伝導度が1×10−6S/cm以上である形態、又は、(5)1種又は2種以上のイオン性液体を含有し、サイクリックボルタメトリー測定における電印加時3サイクル目以降のピーク電流低減率が20%以上である形態であり、これらが2つ以上組み合わされた形態であってもよい。また、それぞれの形態におけるカチオン以外のその他のカチオン等を含有していてもよい。更に、上記一般式(1)で表されるアニオンは、イオン性液体を構成するアニオンであっても、そうでなくてもよい。このような形態とすることにより、イオン伝導度に優れ、イオン伝導体を構成する材料に好適なものとすることができることになる。また、上記(5)の形態とすることによって、耐電圧特性を充分に発揮し、電気化学的により安定なイオン伝導体を得ることが可能となり、更に、上記(1)〜(4)のいずれか1以上と上記(5)とが組み合わされた形態とすることによって、良好なイオン伝導性及び耐電圧性の双方を兼ね備えた電解液とすることができ、イオン伝導体を構成する材料として更に好適なものとすることが可能となる。
The electrolytic solution material of the present invention contains two or more ionic liquids, and (1) an ammonium cation having no unsaturated bond and an ammonium cation having an unsaturated bond are essential, and the general formula (1 ) An anion represented by (2), (2) an ammonium cation that does not have at least two unsaturated bonds, and one or both of them have a ring structure, (3) at least two kinds A form in which an ammonium cation having an unsaturated bond is essential, and the anion with which the cation is paired is different and the anion represented by the general formula (1) is essential, or (4) -55 ° C. form ion conductivity is 1 × 10 -6 S / cm or more, or in, (5) contains one or more ionic liquids, Contact cyclically Volta down cytometry measurements In the form Keru conductive position upon application 3 subsequent cycles of the peak current reduction of 20% or more, it may be these are combined two or more forms. Moreover, you may contain other cations other than the cation in each form. Furthermore, the anion represented by the general formula (1) may or may not be an anion constituting the ionic liquid. By setting it as such a form, it is excellent in ionic conductivity and can be made suitable for the material which comprises an ionic conductor. In addition, by adopting the form of (5) above, it becomes possible to obtain an ion conductor that exhibits sufficient withstand voltage characteristics and is electrochemically more stable. Further, any of the above (1) to (4) Or a combination of (1) and (5) above can be used as an electrolyte solution having both good ionic conductivity and voltage resistance, and further as a material constituting the ionic conductor. It becomes possible to make it suitable.

本発明の電解液材料とは、電気化学デバイスの電解液を構成する材料である媒体(溶媒)及び/又は電解質として好適に用いることができるものである。また、イオン性液体は、カチオンとアニオンにより構成される化合物よりなるものであり、本発明においては、このようなイオン性液体を1種又は2種以上含有するが、2種以上含有する場合には、カチオンとアニオンとにより構成される化合物が2種以上含有することになればよく、カチオン又はアニオンが同種のものであってもよい。このようなイオン性液体としては、40℃において、一定体積をもち、かつ流動性を有する液体であることが好ましく、具体的には、40℃で200mPa・s以下の液体であることが好ましい。より好ましくは、100mPa・s以下、更に好ましくは、50mPa・s以下の液体である。   The electrolytic solution material of the present invention can be suitably used as a medium (solvent) and / or an electrolyte that is a material constituting an electrolytic solution of an electrochemical device. The ionic liquid is composed of a compound composed of a cation and an anion. In the present invention, the ionic liquid contains one kind or two or more kinds of such ionic liquids. Need only contain two or more compounds composed of a cation and an anion, and the cation or anion may be the same. Such an ionic liquid is preferably a liquid having a constant volume and fluidity at 40 ° C., and specifically, a liquid of 200 mPa · s or less at 40 ° C. is preferable. More preferred is a liquid of 100 mPa · s or less, and still more preferred is a liquid of 50 mPa · s or less.

まず上記(4)の形態について説明する。
上記(4)の形態において、−55℃でのイオン伝導度が1×10−6S/cm未満であると、本発明の電解液材料を用いてなる電解液が、優れたイオン伝導度を保って経時的に安定に機能することが充分にはできなくなることになる。好ましくは、1×10−5S/cm以上であり、より好ましくは、5×10−5S/cm以上であり、更に好ましくは、1×10−4S/cm以上である。
上記イオン伝導度の測定方法としては、例えば、SUS電極を用いたインピーダンスアナライザーHP4294A(商品名、東陽テクニカ社製)やインピーダンスアナライザーSI1260(商品名、ソーラトロン社製)を用いて行う複素インピーダンス法により測定する方法が好適である。
First, the form (4) will be described.
In the form (4), when the ionic conductivity at −55 ° C. is less than 1 × 10 −6 S / cm, the electrolytic solution using the electrolytic solution material of the present invention has excellent ionic conductivity. It will not be possible to sufficiently maintain and function stably over time. Preferably, it is 1 × 10 −5 S / cm or more, more preferably 5 × 10 −5 S / cm or more, and further preferably 1 × 10 −4 S / cm or more.
The ion conductivity is measured by, for example, a complex impedance method using an impedance analyzer HP4294A (trade name, manufactured by Toyo Technica) using a SUS electrode or an impedance analyzer SI1260 (trade name, manufactured by Solartron). Is preferred.

上記(4)の形態においては、下記一般式(2);   In the form of the above (4), the following general formula (2);

Figure 0004940285
Figure 0004940285

(式中、Lは、C、Si、N、P、S又はOを表す。Rは、同一若しくは異なって、有機基であり、互いに結合していてもよい。sは、3、4又は5であり、元素Lの価数によって決まる値である。)で表されるオニウムカチオンを必須としてなることが好適である。このようなカチオンは、本発明の電解液材料に含有されるイオン性液体を形成するカチオンであることが好ましい。 (In the formula, L represents C, Si, N, P, S, or O. R is the same or different, and is an organic group, which may be bonded to each other. S is 3, 4, or 5) It is a value determined by the valence of the element L. It is preferable that the onium cation represented by Such a cation is preferably a cation that forms an ionic liquid contained in the electrolyte material of the present invention.

上記一般式(2)で表されるオニウムカチオンとしては、下記一般式;   Examples of the onium cation represented by the general formula (2) include the following general formula:

Figure 0004940285
Figure 0004940285

(式中、Rは、一般式(2)と同様である。)で表されるものが好ましい。
これらの中でも、下記のようなオニウムカチオンが好ましいものである。
(I)下記一般式;
(In formula, R is the same as that of General formula (2).) What is represented is preferable.
Among these, the following onium cations are preferable.
(I) the following general formula;

Figure 0004940285
Figure 0004940285

で表される10種類の複素環オニウムカチオン。
(II)下記一般式;
10 heterocyclic onium cations represented by
(II) the following general formula;

Figure 0004940285
Figure 0004940285

で表される5種類の不飽和オニウムカチオン。
(III)下記一般式;
5 types of unsaturated onium cations represented by
(III) the following general formula;

Figure 0004940285
Figure 0004940285

で表される9種類の飽和環オニウムカチオン。
上記一般式中、R〜R12は、同一若しくは異なって、有機基であり、互いに結合していてもよい。
(IV)RがC〜Cのアルキル基である鎖状オニウムカチオン。
このようなオニウムカチオンの中でも、より好ましくは、一般式(2)におけるLが窒素原子であるものであり、更に好ましくは、下記一般式;
9 kinds of saturated ring onium cations represented by
In said general formula, R < 1 > -R < 12 > is the same or different, is an organic group, and may mutually be couple | bonded.
(IV) R is an alkyl group of C 1 -C 8 chain onium cations.
Among such onium cations, more preferably, L in the general formula (2) is a nitrogen atom, and more preferably the following general formula:

Figure 0004940285
Figure 0004940285

(式中、R〜R12は、上記と同様である。)で表される6種類のオニウムカチオンや、トリエチルメチルアンモニウム、ジメチルエチルプロピルアンモニウム、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、トリメチルブチルアンモニウム、トリメチルヘキシルアンモニウム等の鎖状オニウムカチオン等である。
上記R〜R12の有機基としては、水素原子、フッ素原子、アミノ基、イミノ基、アミド基、エーテル基、エステル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルバモイル基、シアノ基、スルホン基、スルフィド基や、直鎖、分岐鎖又は環状で、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等を含んでもよい炭素数1〜18の炭化水素基、炭化フッ素基等が好ましく、より好ましくは水素原子、フッ素原子、シアノ基、スルホン基、炭素数1〜8の炭化水素基、炭化フッ素基である。
(Wherein R 1 to R 12 are the same as above), triethylmethylammonium, dimethylethylpropylammonium, diethylmethylmethoxyethylammonium, trimethylpropylammonium, trimethylbutyl And chain onium cations such as ammonium and trimethylhexylammonium.
Examples of the organic group of R 1 to R 12 include a hydrogen atom, a fluorine atom, an amino group, an imino group, an amide group, an ether group, an ester group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbamoyl group, a cyano group, a sulfone group, and a sulfide group. Or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms which may be linear, branched or cyclic, and may contain a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, etc., more preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, A cyano group, a sulfone group, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and a fluorocarbon group.

次に上記(1)の形態について説明する。
上記(1)の形態においては、電解液材料に必須として含有される不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンと不飽和結合を有するアンモニウムカチオンとが、2種以上のイオン性液体におけるカチオンであってもよく、その他の化合物由来のものであってもよい。
上記不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンは、元素間の単結合よりなるアルキルアンモニウムカチオンであればよい。単結合とは、同種元素間の単結合と、異種元素間の単結合とを含むものである。
上記不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンとしては、上記(4)の形態における(III)一般式で表される9種類の飽和環オニウムカチオン、(IV)RがC〜Cのアルキル基である鎖状オニウムカチオン等のうち、上記一般式(2)におけるLが窒素原子であるものが好適である。
Next, the form (1) will be described.
In the above form (1), an ammonium cation having no unsaturated bond and an ammonium cation having an unsaturated bond, which are contained as essential components in the electrolyte material, may be cations in two or more ionic liquids. It may be derived from other compounds.
The ammonium cation having no unsaturated bond may be an alkyl ammonium cation composed of a single bond between elements. The single bond includes a single bond between the same elements and a single bond between different elements.
The ammonium cation having no unsaturated bond, (4) 9 kinds represented by formula (III) formula in the form of a saturated ring onium cations, the alkyl group of C 1 ~C 8 (IV) R Among the chain onium cations and the like, those in which L in the general formula (2) is a nitrogen atom are preferable.

上記不飽和結合を有するアンモニウムカチオンは、不飽和結合を有するアルキルアンモニウムカチオンであればよい。不飽和結合とは、例えば炭素−炭素多重結合、窒素−窒素多重結合等の同種元素間の多重結合や、例えば炭素−窒素多重結合等の異種元素間の多重結合を含むものである。このような不飽和結合としては、共役二重結合であることが好ましい。共役二重結合とは、2個以上の二重結合がそれぞれ単結合を挟んでつながっている場合の二重結合を示す。
上記不飽和結合を有するアンモニウムカチオンとしては、上記(4)の形態における(I)一般式で表される10種類の複素環オニウムカチオン、(II)一般式で表される5種類の不飽和オニウムカチオン等のうち、上記一般式(2)におけるLが窒素原子であるものが好適である。
The ammonium cation having an unsaturated bond may be an alkyl ammonium cation having an unsaturated bond. The unsaturated bond includes a multiple bond between the same elements such as a carbon-carbon multiple bond and a nitrogen-nitrogen multiple bond, and a multiple bond between different elements such as a carbon-nitrogen multiple bond. Such an unsaturated bond is preferably a conjugated double bond. A conjugated double bond refers to a double bond in the case where two or more double bonds are connected to each other with a single bond interposed therebetween.
Examples of the ammonium cation having an unsaturated bond include (I) 10 types of heterocyclic onium cations represented by the general formula in the form (4), and (II) 5 types of unsaturated oniums represented by the general formula. Among the cations and the like, those in which L in the general formula (2) is a nitrogen atom are preferable.

次に上記(2)の形態について説明する。
上記(2)の形態は、2種の不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンにおいて、(a)一方が環構造を有し、他方が環構造を有しない形態、又は、(b)両方が環構造を有する形態となり、このような不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンとしては、電解液材料に含有される2種以上のイオン性液体におけるカチオンであってもよく、その他の化合物由来のものであってもよい。
上記(a)及び(b)の形態における環構造を有するカチオンとしては、例えば、上記(1)の形態における不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンのうち、環構造を有するカチオンが好適である。このような環構造を有する不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンとしては、例えば、上記(4)の形態における(III)一般式で表される9種類の飽和環オニウムカチオン等が好ましい。
また上記(a)の形態における環構造を有しないカチオンとしては、上記(1)の形態における不飽和結合を有しないアンモニウムカチオンのうち、環構造を有しないカチオンが好適である。このようなアンモニウムカチオンとしては、例えば、上記(4)の形態における(IV)RがC〜Cのアルキル基である鎖状オニウムカチオン等が好ましい。
Next, the mode (2) will be described.
In the form of (2) above, in the ammonium cation having no two kinds of unsaturated bonds, (a) one of which has a ring structure and the other does not have a ring structure, or (b) both of which have a ring structure The ammonium cation having no unsaturated bond may be a cation in two or more ionic liquids contained in the electrolyte material, and may be derived from other compounds. Also good.
As the cation having a ring structure in the forms (a) and (b), for example, a cation having a ring structure is preferable among the ammonium cations having no unsaturated bond in the form (1). As an ammonium cation having no unsaturated bond having such a ring structure, for example, nine types of saturated ring onium cations represented by the general formula (III) in the form (4) are preferable.
Moreover, as a cation which does not have a ring structure in the form of said (a), the cation which does not have a ring structure among the ammonium cations which do not have an unsaturated bond in the form of said (1) is suitable. Such ammonium cations, e.g., the (4) (IV) in the form of R is a chain onium cation such as an alkyl group of C 1 -C 8 are preferred.

次に上記(3)の形態について説明する。
上記(3)の形態においては、電解液材料に必須として含有される少なくとも2種の不飽和結合を有するアンモニウムカチオン及び該カチオンと対をなすアニオンが、電解液材料に含有される2種以上のイオン性液体におけるカチオン及びアニオンであってもよく、その他の化合物由来のものであってもよい。
上記不飽和結合を有するアンモニウムカチオンとしては、上記(1)の形態における不飽和結合を有するアンモニウムカチオンが好適である。このような少なくとも2種の不飽和結合を有するアンモニウムカチオンは、カチオンとアニオンにより構成される化合物由来のものであり、このようなカチオンと対をなすアニオンは、電解液材料において少なくとも2種以上含有されることとなる。
上記アニオンとしては、異種のものであればよい。異種のものとは、例えば、アニオンを構成する元素の種類が同一やアニオンの構造が類似であっても組成比が異なるものであったり、同様の構造を有するアニオンであっても構成する元素の種類が異なるものであればよい。
Next, the form (3) will be described.
In the form of (3) above, the ammonium cation having at least two types of unsaturated bonds contained as essential in the electrolyte material and the anion paired with the cation are two or more types contained in the electrolyte material. It may be a cation and an anion in the ionic liquid, or may be derived from other compounds.
As the ammonium cation having an unsaturated bond, an ammonium cation having an unsaturated bond in the form (1) is preferable. Such an ammonium cation having at least two kinds of unsaturated bonds is derived from a compound composed of a cation and an anion, and at least two kinds of anions paired with such a cation are contained in the electrolyte material. Will be.
The anion may be different. Different types are, for example, those having the same kind of anion constituents or having similar composition of anions but having different composition ratios. It is sufficient if the types are different.

次に上記(5)の形態について説明する。
上記(5)の形態において、サイクリックボルタメトリー測定における電印加時3サイクル目以降のピーク電流低減率が20%未満であると、耐電圧性をより充分に発揮することができず、電気化学的に更に安定な電解液を得ることができないおそれがある。好ましくは、20%以上であり、より好ましくは、40%以上であり、更に好ましくは、60%以上である。すなわち、上記(5)の形態の電解液材料としては、サイクリックボルタメトリー測定における電印加時3サイクル目以降のピーク電流低減率が20%以上が好ましく、60%以上が更に好ましい。
上記(5)の形態においてはまた、サイクリックボルタメトリー測定における電印加時2サイクル目以降のピーク電流低減率が10%以上であることが好適であり、20%以上であることがより好ましい。
ここで、電印加時2サイクル目以降のピーク電流低減率とは、電印加時における、1サイクル目のピーク電流をip1、2サイクル目以降のピーク電流をipnとすると、(ip1−ipn)/ip1×100により求められる値である。
Next, the form (5) will be described.
In the above (5), when the electric level is applied during the third cycle after the peak current reduction rate in the cyclic voltaic down cytometry measurement is less than 20%, it can not be more sufficiently exhibited voltage resistance, There is a possibility that an electrochemically more stable electrolytic solution cannot be obtained. Preferably, it is 20% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 60% or more. That is, as the electrolyte material in the form of (5), cyclic Volta emissions cytometry in conductive position upon application 3 subsequent cycles of the peak current reduction ratio measurement preferably at least 20%, more preferably 60% or more.
Also in the embodiment (5), it is preferred conductive position upon application after the second cycle peak current reduction rate in the cyclic voltaic down cytometry measurement is 10% or more, more not less than 20% preferable.
Here, the conductive position upon application after the second cycle peak current reduction rate, when electric position applied and the peak current of the first cycle i p1, the second and subsequent cycles of the peak current and i pn, (i p1− i pn ) / i p1 × 100.

上記サイクリックボルタメトリー(CV:cyclic
voltammetry)測定は、例えば、30℃雰囲気下、3極セルを用いてスタンダードボルタンメトリツールHSV−100(商品名、北斗電工社製)を使用することにより行うことが好適である。なお、この場合の測定条件は下記のとおりである。
(測定条件)
作用極:グラッシーカーボン電極、参照極:Ag電極、対極:白金電極
掃引速度:100mV/s
掃引範囲:自然電位〜3V
The above cyclic Volta down cytometry (CV: cyclic
It is preferable that the measurement is performed by using a standard voltammetric tool HSV-100 (trade name, manufactured by Hokuto Denko) using a three-electrode cell in an atmosphere of 30 ° C., for example. The measurement conditions in this case are as follows.
(Measurement condition)
Working electrode: Glassy carbon electrode, Reference electrode: Ag electrode, Counter electrode: Platinum electrode Sweep speed: 100 mV / s
Sweep range: natural potential to 3V

上記(5)の形態における電解液材料としては、40℃での粘度が200mPa・s以下であることが好適である。粘度が200mPa・sを超えると、イオン伝導度が充分に向上されたものとはならないおそれがある。より好ましくは、100mPa・s以下であり、更に好ましくは、50mPa・s以下である。
上記粘度の測定方法としては、例えば、25℃において、TV−20形粘度計 コープレートタイプ(トキメック社製)を用いて測定する方法が好適である。
The electrolyte material in the form (5) preferably has a viscosity at 40 ° C. of 200 mPa · s or less. If the viscosity exceeds 200 mPa · s, the ionic conductivity may not be sufficiently improved. More preferably, it is 100 mPa * s or less, More preferably, it is 50 mPa * s or less.
As a method for measuring the viscosity, for example, a method of measuring at 25 ° C. using a TV-20 viscometer coplate type (manufactured by Tokimec) is suitable.

上記(5)の形態における電解液材料としてはまた、上記一般式(2)で表されるオニウムカチオン、及び/又は、上記一般式(1)で表されるアニオンを含有するものであることが好適であり、これによって、より良好なイオン伝導性及び耐電圧性の双方を兼ね備えた電解液を得ることが可能となる。より好ましくは、上記一般式(2)で表されるオニウムカチオン及び上記一般式(1)で表されるアニオンの双方を必須に含むことである。なお、このようなオニウムカチオン及び/又はアニオンは、本発明の電解液材料に含有されるイオン性液体を形成するカチオン及び/又はアニオンであることが好ましい。   The electrolyte material in the form of the above (5) also contains an onium cation represented by the general formula (2) and / or an anion represented by the general formula (1). This makes it possible to obtain an electrolytic solution having both better ionic conductivity and voltage resistance. More preferably, it contains both the onium cation represented by the general formula (2) and the anion represented by the general formula (1). Such an onium cation and / or anion is preferably a cation and / or anion that forms an ionic liquid contained in the electrolytic solution material of the present invention.

上記(5)の形態における電解液材料としては更に、2種以上のイオン性液体を含有してなることが好適である。これにより、高電位において、イオン性液体により構成される電解質塩が分解することが充分に抑制され、電気化学的に更に安定な電解液が得られることとなる。   It is preferable that the electrolyte material in the form (5) further contains two or more ionic liquids. As a result, decomposition of the electrolyte salt composed of the ionic liquid at a high potential is sufficiently suppressed, and an electrochemically more stable electrolyte can be obtained.

本発明の電解液材料においては、共役二重結合を有する窒素複素環カチオンを必須としてなる形態も好ましい実施形態の一つである。このような共役二重結合を有する窒素複素環カチオンは、上記(1)や(3)の形態において必須として含有される不飽和結合を有するアンモニウムカチオンであっても、そうでなくてもよい。また、(2)の形態においては、更に、このような共役二重結合を有する窒素複素環カチオンを含有する形態となる。
上記共役二重結合を有する窒素複素環カチオンとしては、上記(4)の形態における(I)一般式で表される10種類の複素環オニウムカチオン、(II)一般式で表される5種類の不飽和オニウムカチオン等のうち、共役二重結合を有し、上記一般式(2)におけるLが窒素原子であるものが好適である。
In the electrolyte material of the present invention, a form in which a nitrogen heterocyclic cation having a conjugated double bond is essential is also a preferred embodiment. The nitrogen heterocyclic cation having such a conjugated double bond may or may not be an ammonium cation having an unsaturated bond contained as essential in the above forms (1) and (3). The form (2) further contains a nitrogen heterocyclic cation having such a conjugated double bond.
Examples of the nitrogen heterocyclic cation having a conjugated double bond include (I) 10 types of heterocyclic onium cations represented by the general formula in the form (4), and (II) 5 types of general formulas represented by the general formula. Among unsaturated onium cations and the like, those having a conjugated double bond and L in the general formula (2) being a nitrogen atom are preferred.

本発明の電解液材料中におけるカチオンの存在量について、電解液材料100質量%に対して、カチオンの由来となる化合物の含有量の下限値が、1質量%であることが好ましい。より好ましくは、5質量%であり、更に好ましくは、10質量%である。上限値としては、99.5質量%が好ましい。より好ましくは、95質量%であり、更に好ましくは、90質量%である。   Regarding the abundance of the cation in the electrolyte material of the present invention, the lower limit of the content of the compound from which the cation is derived is preferably 1% by mass with respect to 100% by mass of the electrolyte material. More preferably, it is 5 mass%, More preferably, it is 10 mass%. As an upper limit, 99.5 mass% is preferable. More preferably, it is 95 mass%, More preferably, it is 90 mass%.

上記(1)や(3)の形態で必須として含有される上記一般式(1)で表されるアニオンにおいて、Xは、B、C、N、O、Al、Si、P、S、As及びSeから選ばれる少なくとも1種の元素を表すが、C、N又はSが好ましい。より好ましくは、C又はNである。M及びMは、それぞれ同一若しくは異なって、有機連結基を表すが、それぞれ独立に、−S−、−O−、−SO−、−CO−から選ばれる連結基であり、好ましくは、−SO−、−CO−である。Qは、有機基を表すが、水素原子、ハロゲン原子、C(2p+1−q)、OC(2p+1−q)、SO(2p+1−q)、CO(2p+1−q)、SO5−r、NO(式中、1≦p≦6、0<q≦13、0<r≦5である)等が好ましい。より好ましくは、フッ素原子、塩素原子、C(2p+1−q)、SO(2p+1−q)である。また、aは、1以上の整数であり、b、c、d及びeは、0以上の整数であるが、a、d及びeは、元素Xの価数によって決まることになり、例えば、Xが硫黄原子の場合、a=1、d=0、e=0となり、Xが窒素原子の場合、(1)a=2、d=0、e=0、(2)a=1、d=1、e=0、又は、(3)a=1、d=0、e=1のいずれかとなる。また、b及びcは0であることが好適である。 In the anion represented by the general formula (1) contained as essential in the form of (1) or (3), X is B, C, N, O, Al, Si, P, S, As, and Although it represents at least one element selected from Se, C, N or S is preferred. More preferably, it is C or N. M 1 and M 2 are the same or different and each represents an organic linking group, each independently a linking group selected from —S—, —O—, —SO 2 —, —CO—, preferably , -SO 2 -, - it is a CO-. Q is an organic group, a hydrogen atom, a halogen atom, C p F (2p + 1 -q) H q, OC p F (2p + 1-q) H q, SO 2 C p F (2p + 1-q) H q, CO 2 C p F (2p + 1-q) H q, SO 3 C 6 F 5-r H r, NO 2 ( wherein a 1 ≦ p ≦ 6,0 <q ≦ 13,0 <r ≦ 5) Etc. are preferred. More preferably a fluorine atom, a chlorine atom, C p F (2p + 1 -q) H q, SO 2 C p F (2p + 1-q) H q. Further, a is an integer of 1 or more, and b, c, d, and e are integers of 0 or more, but a, d, and e are determined by the valence of the element X, for example, X When X is a sulfur atom, a = 1, d = 0, e = 0, and when X is a nitrogen atom, (1) a = 2, d = 0, e = 0, (2) a = 1, d = 1, e = 0, or (3) a = 1, d = 0, or e = 1. Also, b and c are preferably 0.

上記一般式(1)で表されるアニオンとしては、ジシアノアミドアニオン(DCA)、チオシアネートアニオン、トリシアノメチドアニオン(TCM)、シアノオキシアニオン(CYO)等が、フッ素を含まず、電極等の耐腐食性に優れるため好ましい。
このようなアニオンと上述のようなオニウムカチオンとから構成される化合物は、常温で溶融した状態を安定に保つ常温溶融塩となり、このような溶融塩を含む本発明の電解液材料は、長期間に耐える電気化学デバイスのイオン伝導体の材料として好適なものとなる。なお、溶融塩とは、室温から80℃の温度範囲において液体状態を安定に保つことができるものである。また、上記一般式(1)で表されるアニオン以外にも、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオン(TFSI)、テトラフルオロホウ酸アニオン、フタル酸、マレイン酸等のジカルボン酸アニオン、メチル硫酸、エチル硫酸等の硫酸エステルアニオン等を含有していてもよい。また、含フッ素無機イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン、ヘキサフルオロニオブ酸イオン、ヘキサフルオロタンタル酸イオン等の含フッ素無機イオン;フタル酸水素イオン、マレイン酸水素イオン、サリチル酸イオン、安息香酸イオン、アジピン酸イオン等のカルボン酸イオン;ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、パーフルオロブタンスルホン酸等のスルホン酸イオン;ホウ酸イオン、リン酸イオン等の無機オキソ酸イオン;ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドイオン、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドイオン、パーフルオロアルキルフルオロボレートイオン、パーフルオロアルキルフルオロホスフェートイオン、ボロジカテコレート、ボロジグリコレート、ボロジサリチレート、ボロテトラキス(トリフルオロアセテート)、ビス(オキサラト)ボレート等の四配位ホウ酸イオン等の1種又は2種以上を含有していてもよい。
Examples of the anion represented by the general formula (1) include a dicyanoamide anion (DCA), a thiocyanate anion, a tricyanomethide anion (TCM), and a cyanooxy anion (CYO). It is preferable because it is highly corrosive.
A compound composed of such an anion and the onium cation as described above becomes a room temperature molten salt that stably maintains a molten state at room temperature, and the electrolytic solution material of the present invention containing such a molten salt is used for a long time. Therefore, it is suitable as a material for an ionic conductor of an electrochemical device that can withstand high temperatures. In addition, molten salt is what can maintain a liquid state stably in the temperature range of room temperature to 80 degreeC. In addition to the anion represented by the above general formula (1), dicarboxylic acid anions such as bistrifluoromethanesulfonylimide anion (TFSI), tetrafluoroborate anion, phthalic acid, maleic acid, methyl sulfate, ethyl sulfate, etc. The sulfate ester anion may be contained. Also, fluorine-containing inorganic ions such as fluorine-containing inorganic ions, hexafluorophosphate ions, hexafluoroarsenate ions, hexafluoroantimonate ions, hexafluoroniobate ions, hexafluorotantalate ions; hydrogen phthalate ions, maleic acid Carboxylic acid ions such as hydrogen ion, salicylic acid ion, benzoic acid ion and adipic acid ion; sulfonic acid such as benzenesulfonic acid ion, toluenesulfonic acid ion, dodecylbenzenesulfonic acid ion, trifluoromethanesulfonic acid ion, perfluorobutanesulfonic acid Inorganic oxo acid ions such as borate ion and phosphate ion; bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide ion, tris (trifluoromethanesulfuric acid) Nyl) methide ion, perfluoroalkylfluoroborate ion, perfluoroalkylfluorophosphate ion, borodicatecholate, borodiglycolate, borodisalicylate, borotetrakis (trifluoroacetate), bis (oxalato) borate, etc. You may contain 1 type, or 2 or more types, such as a coordinate borate ion.

上記(2)や(4)の形態において含有されるアニオンとしては、電解液とした場合に好適に作用するものであればよく、例えば、上記一般式(1)で表されるアニオン、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオン(TFSI)、テトラフルオロホウ酸アニオン等が好適である。
本発明の電解液材料におけるアニオンの存在量としては、電解液材料中に存在するカチオン1molに対し、下限値が0.5molが好ましい。より好ましくは、0.8molである。上限値としては、2.0molが好ましい。より好ましくは、1.2molである。
The anion contained in the above forms (2) and (4) is not particularly limited as long as it functions suitably when used as an electrolytic solution. For example, the anion represented by the above general formula (1), bistrifluoro Methanesulfonylimide anion (TFSI), tetrafluoroborate anion and the like are preferable.
As the abundance of anions in the electrolyte material of the present invention, the lower limit is preferably 0.5 mol with respect to 1 mol of cations present in the electrolyte material. More preferably, it is 0.8 mol. The upper limit is preferably 2.0 mol. More preferably, it is 1.2 mol.

本発明の電解液材料は、更に、アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩を含んでなるものであることが好ましい。このようなアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩を含んでなる本発明の電解液材料は、電解質を含有するものとなり、電気化学デバイスの電解液の材料として好適なものとなる。アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が好適であり、アルカリ土類金属塩としては、カルシウム塩、マグネシウム塩が好適である。より好ましくは、リチウム塩である。   The electrolyte material of the present invention preferably further comprises an alkali metal salt and / or an alkaline earth metal salt. The electrolytic solution material of the present invention containing such an alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt contains an electrolyte and is suitable as a material for an electrolytic solution of an electrochemical device. As the alkali metal salt, a lithium salt, a sodium salt, and a potassium salt are preferable, and as the alkaline earth metal salt, a calcium salt and a magnesium salt are preferable. More preferably, it is a lithium salt.

上記アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩としては、上述のようなアニオンを必須とする化合物であっても、それ以外の化合物であってもよい。また、電解液中での解離定数が大きい電解質塩であることが好ましく、例えば、LiCFSO、NaCFSO、KCFSO等のトリフロロメタンスルホン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO等のパーフロロアルカンスルホン酸イミドのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiPF、NaPF、KPF等のヘキサフロロリン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiClO、NaClO等の過塩素酸アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiBF、NaBF等のテトラフロロ硼酸塩;LiAsF、LiI、NaI、NaAsF、KI等のアルカリ金属塩が好適である。これらの中でも、溶解性やイオン伝導度の点から、LiPF、LiBF、LiAsF、パーフロロアルカンスルホン酸イミドのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩が好ましい。 The alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt may be a compound that requires an anion as described above, or other compounds. The electrolyte salt is preferably an electrolyte salt having a large dissociation constant in the electrolytic solution. For example, alkali metal salts or alkaline earths of trifluoromethanesulfonic acid such as LiCF 3 SO 3 , NaCF 3 SO 3 , KCF 3 SO 3, etc. Metal salt; Alkali metal salt or alkaline earth metal salt of perfluoroalkanesulfonic acid imide such as LiN (CF 3 SO 3 ) 3 , LiN (CF 3 CF 3 SO 2 ) 2 ; LiPF 6 , NaPF 6 , KPF 6, etc. Hexafluorophosphoric acid alkali metal salts and alkaline earth metal salts; LiClO 4 , NaClO 4 and other perchloric acid alkali metal salts and alkaline earth metal salts; LiBF 4 and NaBF 4 and other tetrafluoroborate salts; LiAsF 6 , Alkali metal salts such as LiI, NaI, NaAsF 6 and KI are preferred. Among these, from the viewpoint of solubility and ionic conductivity, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and alkali metal salts or alkaline earth metal salts of perfluoroalkanesulfonic acid imide are preferable.

上記電解液材料としては、その他の電解質塩を含有していてもよく、過塩素酸テトラエチルアンモニウム等の過塩素酸の四級アンモニウム塩;(CNBF等のテトラフロロ硼酸の四級アンモニウム塩、(CNPF等の四級アンモニウム塩;(CHP・BF、(CP・BF等の四級ホスホニウム塩等が好適であり、溶解性やイオン伝導度の点から、四級アンモニウム塩が好適である。 The electrolyte material may contain other electrolyte salts, such as quaternary ammonium salts of perchloric acid such as tetraethylammonium perchlorate; tetrafluoroboric acid such as (C 2 H 5 ) 4 NBF 4. A quaternary ammonium salt such as a quaternary ammonium salt or (C 2 H 5 ) 4 NPF 6 ; a quaternary phosphonium salt such as (CH 3 ) 4 P · BF 4 or (C 2 H 5 ) 4 P · BF 4 is preferred. In view of solubility and ionic conductivity, quaternary ammonium salts are preferred.

本発明の電解液材料における電解質塩の存在量としては、電解液材料100質量%に対して、電解質塩0.1質量%以上が好ましく、また、50質量%以下が好ましい。0.1質量%未満であると、イオンの絶対量が不足となってイオン伝導度が小さくなるおそれがある。50質量%を超えると、イオンの移動が大きく阻害されるおそれがある。より好ましくは、30質量%以下である。   The amount of the electrolyte salt in the electrolytic solution material of the present invention is preferably 0.1% by mass or more and more preferably 50% by mass or less with respect to 100% by mass of the electrolytic solution material. If it is less than 0.1% by mass, the absolute amount of ions may be insufficient and the ionic conductivity may be reduced. If it exceeds 50% by mass, the movement of ions may be greatly inhibited. More preferably, it is 30 mass% or less.

本発明の電解液材料はまた、プロトンを含むことにより、水素電池を構成するイオン伝導体の材料として好適に用いることができるものとなる。このような、更に、プロトンを含んでなる電解液材料は、本発明の好ましい形態の1つである。なお、本発明においては、解離してプロトンを発生することができる化合物を含むことにより、電解液中にプロトンが存在することになる。   The electrolyte solution material of the present invention can also be suitably used as a material for an ion conductor constituting a hydrogen battery by containing protons. Such an electrolyte material further comprising protons is one of the preferred embodiments of the present invention. In the present invention, the inclusion of a compound that can dissociate to generate a proton causes the proton to be present in the electrolytic solution.

本発明の電解液材料におけるプロトンの存在量としては、電解液材料に対して、0.01mol/L以上が好ましく、また、10mol/L以下が好ましい。0.01mol/L未満であると、プロトンの絶対量が不足となってプロトン伝導度が小さくなるおそれがある。10mol/Lを超えると、プロトンの移動が大きく阻害されるおそれがある。より好ましくは、5mol/L以下である。   The abundance of protons in the electrolyte material of the present invention is preferably 0.01 mol / L or more, more preferably 10 mol / L or less, with respect to the electrolyte material. If it is less than 0.01 mol / L, the absolute amount of protons may be insufficient and proton conductivity may be reduced. When it exceeds 10 mol / L, there is a possibility that proton transfer is greatly inhibited. More preferably, it is 5 mol / L or less.

本発明の電解液材料は、更に、有機溶媒を含んでなることが好ましい。これにより、イオン伝導度がより向上することになる。
上記有機溶媒としては、1,2−ジメトキシエタン、テトタヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエ−テル、ジオキサン等のエーテル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネート類;炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジフェニル、炭酸メチルフェニル等の鎖状炭酸エステル類;炭酸エチレン、炭酸プロプレン、2,3−ジメチル炭酸エチレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、2−ビニル炭酸エチレン等の環状炭酸エステル類;蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等の脂肪族カルボン酸エステル類;安息香酸メチル、安息香酸エチル等の芳香族カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のカルボン酸エステル類;リン酸トリメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2−メチルグルタロニトリル等のニトリル類;N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルピロリドン、N−ビニルピロリドン等のアミド類;ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4ジメチルスルホラン等の硫黄化合物類:エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のアルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、2,6−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類;ジメチルスルホキシド、メチルエチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド類;ベンゾニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類;ニトロメタン、1,3−ジメチル−2イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上が好適である。これらの中でも、炭酸エステル類、脂肪族エステル類、エーテル類がより好ましく、カーボネート類が更に好ましく、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類が最も好ましい。
The electrolyte material of the present invention preferably further comprises an organic solvent. Thereby, the ionic conductivity is further improved.
Examples of the organic solvent include ethers such as 1,2-dimethoxyethane, tetotahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, crown ether, triethylene glycol methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dioxane; ethylene carbonate, propylene carbonate Carbonates such as diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate and methyl phenyl carbonate; ethylene carbonate, propylene carbonate, 2,3-dimethyl ethylene carbonate, Cyclic carbonates such as butylene carbonate, vinylene carbonate, 2-vinylethylene carbonate; methyl formate, methyl acetate, propionic acid, methyl propionate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate Aliphatic carboxylic acid esters such as amyl acetate; Aromatic carboxylic acid esters such as methyl benzoate and ethyl benzoate; Carboxylic acid esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone; Trimethyl phosphate , Phosphate esters such as ethyldimethyl phosphate, diethylmethyl phosphate, triethyl phosphate; nitriles such as acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methylglutaronitrile; N -Amides such as methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone, N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone; dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diethyl Sulfo , Sulfolane, 3-methylsulfolane, sulfur compounds such as 2,4 dimethylsulfolane: alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, 1 Ethers such as 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2,6-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydropyran; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, methylethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide; benzonitrile, tolunitrile Aromatic nitriles such as nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5, Examples thereof include 6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone and 3-methyl-2-oxazolidinone, and one or more of these are preferable. Among these, carbonate esters, aliphatic esters, and ethers are more preferable, carbonates are more preferable, and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone are most preferable.

本発明の電解液材料における有機溶媒や水の存在量としては、伝導度の向上と溶媒の揮発による電解液の安定性低下の観点から、電解液100質量%に対して、1〜20質量%が好ましく、より好ましくは、1〜10質量%、更に好ましくは、1〜5質量%である。1質量%未満であると、イオン伝導度が小さくなるおそれがある。20質量%を超えると、溶媒の揮発等で安定性が悪くなるおそれがある。   The amount of the organic solvent and water in the electrolytic solution material of the present invention is 1 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the electrolytic solution from the viewpoint of improving conductivity and reducing the stability of the electrolytic solution due to volatilization of the solvent. Is preferable, more preferably 1 to 10% by mass, and still more preferably 1 to 5% by mass. If it is less than 1% by mass, the ionic conductivity may be reduced. If it exceeds 20% by mass, the stability may deteriorate due to volatilization of the solvent or the like.

なお、本発明において、溶媒として非水系溶媒を使用する場合には、水分含量を制御することが好適であり、これにより、このような電解液を用いた電気化学デバイスの耐電圧特性や寿命特性が安定することとなる。また、高耐熱性の要求も満たすものであるが、水分含量を制御することにより、水分による影響がより充分に抑制され、これらの特性がより充分に発揮されることとなる。具体的には、非水系溶媒を使用した場合、上記電解液中の水分濃度が1質量%以下であることが好適である。より好ましくは、0.1質量%以下である。また、0.01質量%以上であることが好ましく、これにより、陽極酸化皮膜を修復する際の化成性を充分なものとすることが可能となる。   In the present invention, when a non-aqueous solvent is used as the solvent, it is preferable to control the water content, and thereby, withstand voltage characteristics and life characteristics of an electrochemical device using such an electrolyte solution. Will be stable. Moreover, although the requirements for high heat resistance are satisfied, by controlling the moisture content, the influence of moisture is more sufficiently suppressed, and these characteristics are more fully exhibited. Specifically, when a non-aqueous solvent is used, it is preferable that the water concentration in the electrolytic solution is 1% by mass or less. More preferably, it is 0.1 mass% or less. Moreover, it is preferable that it is 0.01 mass% or more, and it becomes possible to make sufficient the chemical conversion property at the time of repairing an anodic oxide film by this.

本発明の電解液材料は、本発明の作用効果を奏する限り、上記以外の構成要素を1種又は2種以上含んでいてもよく、例えば、各種無機酸化物微粒子を含有していてもよい。
上記無機酸化物微粒子としては、非電子伝導性、電気化学的に安定なものが好適であり、またイオン伝導性を有するものがより好ましい。このような微粒子としては、α、β、γ−アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、チタン酸バリウム、酸化チタン、ハイドロタルサイト等のイオン伝導性又は非電導性セラミックス微粒子が好適である。
The electrolyte material of the present invention may contain one or more components other than those described above as long as the effects of the present invention are exhibited. For example, the electrolyte material may contain various inorganic oxide fine particles.
As the inorganic oxide fine particles, those having non-electron conductivity and electrochemical stability are preferable, and those having ion conductivity are more preferable. As such fine particles, ion conductive or nonconductive ceramic fine particles such as α, β, γ-alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, barium titanate, titanium oxide, and hydrotalcite are suitable.

上記無機酸化物微粒子の比表面積としては、できるだけ大きいことが好ましく、BET法で5m/g以上が好ましく、50m/g以上がより好ましい。このような無機酸化物微粒子の結晶粒子径としては電解液における他の構成要素と混合できればよいが、大きさ(平均結晶粒径)としては0.01μm以上が好ましく、また、20μm以下が好ましい。より好ましくは、0.01μm以上であり、また、2μm以下である。
上記無機酸化物微粒子の形状としては、球形、卵形、立方体状、直方体状、円筒、棒状等の種々の形状のものを用いることができる。
上記無機酸化物微粒子の添加量としては、電解液材料に対して100質量%以下が好ましい。100質量%を超えると、逆にイオン伝導性を低下させるおそれがある。より好ましくは、0.1質量%以上であり、また、20質量%以下である。
The specific surface area of the inorganic oxide fine particles is preferably as large as possible, preferably 5 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more by the BET method. The crystal particle size of such inorganic oxide fine particles may be mixed with other components in the electrolytic solution, but the size (average crystal particle size) is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 20 μm or less. More preferably, it is 0.01 μm or more and 2 μm or less.
As the shape of the inorganic oxide fine particles, various shapes such as a spherical shape, an oval shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, and a rod shape can be used.
The amount of the inorganic oxide fine particles added is preferably 100% by mass or less with respect to the electrolyte material. If it exceeds 100% by mass, the ion conductivity may be reduced. More preferably, it is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less.

本発明の電解液材料にはまた、上述した塩や溶媒の他にも種々の添加剤を含有させてもよい。添加剤を加える目的は多岐にわたり、電気伝導率の向上、熱安定性の向上、水和や溶解による電極劣化の抑制、ガス発生の抑制、耐電圧の向上、濡れ性の改善等を挙げることができる。このような添加剤としては、例えば、p−ニトロフェノール、m−ニトロアセトフェノン、p−ニトロ安息香酸等のニトロ化合物、リン酸ジブチル、リン酸モノブチル、リン酸ジオクチル、オクチルホスホン酸モノオクチル、リン酸等のリン化合物、ホウ酸又はホウ酸と多価アルコール(エチレングリコール、グリセリン、マンニトール、ポリビニルアルコール等)や多糖類との錯化合物等のホウ素化合物、ニトロソ化合物、尿素化合物、ヒ素化合物、チタン化合物、ケイ酸化合物、アルミン酸化合物、硝酸及び亜硝酸化合物、2−ヒドロキシ−N−メチル安息香酸、ジ(トリ)ヒドロキシ安息香酸等の安息香酸類、グルコン酸、重クロム酸、ソルビン酸、ジカルボン酸、EDTA、フルオロカルボン酸、ピクリン酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸、ヘテロポリ酸(タングステン酸、モリブデン酸)、ゲンチシン酸、ボロジゲンチシン酸、サリチル酸、N−アミノサリチル酸、ボロジプロトカクテ酸、ボロジピロカテコール、バモン酸、ボン酸、ボロジレゾルシル酸、レゾルシル酸、ボロジプロトカクエル酸、グルタル酸、ジチオカルバミン酸等の酸類、そのエステル、そのアミド及びその塩、シランカップリング剤、シリカ、アミノシリケート等のケイ素化合物、トリエチルアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン化合物、L−アミノ酸類、ベンゾール、多価フェノール、8−オキシキノリン、ハイドロキノン、N−メチルピロカテコール、キノリンおよびチオアニソール、チオクレゾール、チオ安息香酸等の硫黄化合物、ソルビトール、L−ヒスチジン等の1種又は2種以上を使用することができる。
上記添加剤の含有量は特に限定されないが、例えば、電解液材料100質量%に対して、0.1〜20質量%の範囲であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜10質量%の範囲である。
The electrolyte material of the present invention may also contain various additives in addition to the salt and solvent described above. The purpose of adding the additive is various, and includes improvement of electrical conductivity, improvement of thermal stability, suppression of electrode deterioration due to hydration and dissolution, suppression of gas generation, improvement of withstand voltage, improvement of wettability, etc. it can. Examples of such additives include nitro compounds such as p-nitrophenol, m-nitroacetophenone, and p-nitrobenzoic acid, dibutyl phosphate, monobutyl phosphate, dioctyl phosphate, monooctyl phosphonate, monophosphate Boron compounds such as phosphorus compounds such as boric acid or boric acid and polyhydric alcohols (ethylene glycol, glycerin, mannitol, polyvinyl alcohol, etc.) and polysaccharides, nitroso compounds, urea compounds, arsenic compounds, titanium compounds, Silicic acid compounds, aluminate compounds, nitric acid and nitrous acid compounds, 2-hydroxy-N-methylbenzoic acid, benzoic acids such as di (tri) hydroxybenzoic acid, gluconic acid, dichromic acid, sorbic acid, dicarboxylic acid, EDTA , Fluorocarboxylic acid, picric acid, suberic acid, adipine , Sebacic acid, heteropolyacid (tungstic acid, molybdic acid), gentisic acid, borodigentisic acid, salicylic acid, N-aminosalicylic acid, borodiprotocatechuic acid, borodipyrocatechol, bamonic acid, boric acid, borodiresorcylic acid, resorcylic acid, Borodiprotocaquelic acid, glutaric acid, acids such as dithiocarbamic acid, esters thereof, amides and salts thereof, silane coupling agents, silicon compounds such as silica and aminosilicate, amine compounds such as triethylamine and hexamethylenetetramine, L- Amino acids, benzoles, polyphenols, 8-oxyquinoline, hydroquinone, N-methylpyrocatechol, quinoline and thioanisole, thiocresol, thiobenzoic acid and other sulfur compounds, sorbitol, L-histidine, etc. It may be used or two or more.
Although content of the said additive is not specifically limited, For example, it is preferable that it is the range of 0.1-20 mass% with respect to 100 mass% of electrolyte material. More preferably, it is the range of 0.5-10 mass%.

本発明の電解液材料は、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電/放電機構を有する電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスを構成するイオン伝導体の材料として好適なものである。このような本発明の電解液材料を用いてなるリチウム二次電池、電解コンデンサ又は電気二重層キャパシタもまた、本発明の1つである。   The electrolyte material of the present invention is a primary battery, a battery having a charging / discharging mechanism such as a lithium (ion) secondary battery or a fuel cell, an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, an electrochemical cell such as a solar cell or an electrochromic display element. It is suitable as a material for an ionic conductor constituting the device. A lithium secondary battery, an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor using such an electrolyte material of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明の電解液材料を用いて電気化学デバイスを構成する場合、電気化学デバイスの好ましい形態としては、基本構成要素として、イオン伝導体、負極、正極、集電体、セパレータ及び容器を有するものである。   When an electrochemical device is constituted using the electrolytic solution material of the present invention, as a preferable form of the electrochemical device, the basic component includes an ionic conductor, a negative electrode, a positive electrode, a current collector, a separator, and a container. is there.

上記イオン伝導体としては、電解質と有機溶媒との混合物が好適である。有機溶媒を用いれば、一般にこのイオン伝導体は電解液と呼ばれるものになる。本発明の電解液材料は、このようなイオン伝導体において、電解液における電解質や有機溶媒の代替として好適に適用することができ、本発明の電解液材料をイオン伝導体の材料として用いてなる電気化学デバイスでは、これらのうちの少なくとも1つが、本発明の電解液材料により構成されることになる。これらの中でも、電解液における有機溶媒の代替物として用いることが好ましい。   As the ionic conductor, a mixture of an electrolyte and an organic solvent is suitable. If an organic solvent is used, this ionic conductor is generally called an electrolytic solution. The electrolytic solution material of the present invention can be suitably applied as an alternative to the electrolyte or organic solvent in the electrolytic solution in such an ion conductor, and the electrolytic solution material of the present invention is used as a material for the ion conductor. In an electrochemical device, at least one of these will be comprised by the electrolyte material of this invention. Among these, it is preferable to use as an alternative of the organic solvent in electrolyte solution.

上記有機溶媒としては、本発明の電解液材料を溶解できる非プロトン性の溶媒であればよく、上述した有機溶媒と同様のものが好適である。ただし、2種類以上の混合溶媒にする場合、電解質がLiイオンを含むものである場合は、これらの有機溶媒のうち誘電率が20以上の非プロトン性溶媒と誘電率が10以下の非プロトン性溶媒からなる混合溶媒に溶解することにより電解液を調製することが好ましい。特にリチウム塩を用いる場合には、ジエチルエーテル、ジメチルカーボネート等の誘電率が10以下の非プロトン性溶媒に対する溶解度が低く単独では充分なイオン伝導度が得られず、また、逆に誘電率20以上の非プロトン性溶媒単独では溶解度は高いもののその粘度も高いため、イオンが移動しにくくなりやはり充分なイオン伝導度が得られないことになる。これらを混合すれば、適当な溶解度と移動度を確保することができ充分なイオン伝導度を得ることができる。   The organic solvent may be an aprotic solvent that can dissolve the electrolytic solution material of the present invention, and the same organic solvents as described above are suitable. However, when two or more kinds of mixed solvents are used, when the electrolyte contains Li ions, among these organic solvents, an aprotic solvent having a dielectric constant of 20 or more and an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less are used. It is preferable to prepare an electrolytic solution by dissolving in a mixed solvent. In particular, when a lithium salt is used, the solubility in an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less, such as diethyl ether or dimethyl carbonate, is low, and sufficient ionic conductivity cannot be obtained by itself. Although the aprotic solvent alone has high solubility but high viscosity, ions are difficult to move and sufficient ionic conductivity cannot be obtained. If these are mixed, appropriate solubility and mobility can be ensured, and sufficient ionic conductivity can be obtained.

上記イオン伝導体中における電解質濃度としては、0.01mol/dm以上が好ましく、また、飽和濃度以下が好ましい。0.01mol/dm未満であると、イオン伝導度が低いため好ましくない。より好ましくは、0.1mol/dm以上、また、1.5mol/dm以下である。 The electrolyte concentration in the ion conductor is preferably 0.01 mol / dm 3 or more, and more preferably a saturation concentration or less. If it is less than 0.01 mol / dm 3 , the ionic conductivity is low, such being undesirable. More preferably, 0.1 mol / dm 3 or more, it is 1.5 mol / dm 3 or less.

上記負極材料としては、リチウム電池の場合、リチウム金属やリチウムと他の金属との合金が好適である。また、リチウムイオン電池の場合、重合体、有機物、ピッチ等を焼成して得られたカーボンや天然黒鉛、金属酸化物等のインターカレーションと呼ばれる現象を利用した材料が好適である。電気二重層キャパシタの場合、活性炭、多孔質金属酸化物、多孔質金属、導電性重合体が好適である。   In the case of a lithium battery, the negative electrode material is preferably lithium metal or an alloy of lithium and another metal. In the case of a lithium ion battery, a material using a phenomenon called intercalation of carbon, natural graphite, metal oxide, or the like obtained by firing a polymer, an organic substance, pitch, or the like is preferable. In the case of the electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, and conductive polymer are suitable.

上記正極材料としては、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn等のリチウム含有酸化物;TiO、V、MoO等の酸化物;TiS、FeS等の硫化物;ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子が好適である。電気二重層キャパシタの場合、活性炭、多孔質金属酸化物、多孔質金属、導電性重合体が好適である。 As the positive electrode material, in the case of lithium batteries and lithium ion batteries, lithium-containing oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 ; oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 , MoO 3 ; Sulfides such as TiS 2 and FeS; conductive polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline, and polypyrrole are suitable. In the case of the electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, and conductive polymer are suitable.

以下に本発明の電解液材料を用いてなる(1)リチウム二次電池、(2)電解コンデンサ、及び、(3)電気二重層キャパシタについてより詳しく説明する。
(1)リチウム二次電池
リチウム二次電池は、正極、負極、正極と負極との間に介在するセパレータ及び本発明の電解液材料を用いてなるイオン伝導体を基本構成要素として構成されるものである。この場合、本発明の電解液材料には電解質としてリチウム塩が含有されていることになる。このようなリチウム二次電池としては、水電解質以外のリチウム二次電池である非水電解質リチウム二次電池であることが好ましい。リチウム二次電池の一形態の断面模式図を図1に示す。このリチウム二次電池は、後述する負極活物質としてコークスを用い、正極活物質としてCoを含有する化合物を用いたものであるが、このようなリチウム二次電池おいて、充電時には、負極においてCLi→6C+Li+eの反応が起こり、負極表面で発生した電子(e)は、電解液中をイオン伝導して正極表面に移動し、正極表面では、CoO+Li+e→LiCoOの反応が起こり、負極から正極へ電流が流れることになる。放電時には、充電時の逆反応が起こり、正極から負極へ電流が流れることになる。このように、イオンによる化学反応により電気を蓄えたり、供給したりすることとなる。
Hereinafter, (1) a lithium secondary battery, (2) an electrolytic capacitor, and (3) an electric double layer capacitor using the electrolytic solution material of the present invention will be described in more detail.
(1) Lithium secondary battery A lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an ionic conductor using the electrolyte material of the present invention as basic constituent elements. It is. In this case, the electrolyte material of the present invention contains a lithium salt as an electrolyte. Such a lithium secondary battery is preferably a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery that is a lithium secondary battery other than the water electrolyte. A schematic cross-sectional view of one embodiment of a lithium secondary battery is shown in FIG. This lithium secondary battery uses coke as a negative electrode active material, which will be described later, and uses a compound containing Co as the positive electrode active material. The reaction of 6 Li → 6C + Li + e occurs, and the electron (e) generated on the negative electrode surface is ion-conductive in the electrolyte and moves to the positive electrode surface. On the positive electrode surface, the reaction of CoO 2 + Li + e → LiCoO 2 occurs. Current flows from the positive electrode to the positive electrode. When discharging, a reverse reaction occurs during charging, and current flows from the positive electrode to the negative electrode. Thus, electricity is stored or supplied by a chemical reaction by ions.

上記負極としては、負極活物質、負極用導電剤、負極用結着剤等を含む負極合剤を負極用集電体の表面に塗着して作製されるものであることが好ましい。負極合剤は、導電剤や結着剤の他にも各種添加剤を含有してもよい。
上記負極活物質としては、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な材料等が好適である。上記リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な材料としては、金属リチウム;熱分解炭素;ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等のコークス;グラファイト;ガラス状炭素;フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したものである有機高分子化合物焼成体;炭素繊維;活性炭素等の炭素材料;ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアセン等のポリマー;Li4/3Ti5/3、TiS等のリチウム含有遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物;アルカリ金属と合金化するAl、Pb、Sn、Bi、Si等の金属;アルカリ金属を格子間に挿入することのできる、AlSb、MgSi、NiSi等の立方晶系の金属間化合物や、Li3−fN(G:遷移金属)等のリチウム窒素化合物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、アルカリ金属イオンを吸蔵・放出できる金属リチウムや炭素材料がより好ましい。
The negative electrode is preferably prepared by applying a negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a negative electrode conductive agent, a negative electrode binder, and the like to the surface of the negative electrode current collector. The negative electrode mixture may contain various additives in addition to the conductive agent and the binder.
As the negative electrode active material, metallic lithium, a material capable of inserting and extracting lithium ions, and the like are suitable. Suitable materials that can occlude and release lithium ions include metallic lithium; pyrolytic carbon; coke such as pitch coke, needle coke, and petroleum coke; graphite; glassy carbon; phenol resin, furan resin, and the like. Organic polymer compound fired body fired at temperature and carbonized; carbon fiber; carbon material such as activated carbon; polymer such as polyacetylene, polypyrrole, polyacene; Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , TiS 2 etc. Lithium-containing transition metal oxides or transition metal sulfides; metals such as Al, Pb, Sn, Bi, and Si that are alloyed with alkali metals; AlSb, Mg 2 Si, in which alkali metals can be inserted between lattices, and cubic intermetallic compounds of NiSi 2, etc., Li 3-f G f N : lithium nitrogen compounds in (G transition metals), etc. Etc. are preferred. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, metallic lithium and carbon materials that can occlude / release alkali metal ions are more preferable.

上記負極用導電剤は、電子伝導性材料であればよく、鱗片状黒鉛等の天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維;フッ化カーボン、銅、ニッケル等の金属粉末;ポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、人造黒鉛、アセチレンブラック、炭素繊維がより好ましい。負極用導電剤の使用量としては、負極活物質100重量部に対して、1〜50重量部が好ましく、より好ましくは、1〜30重量部である。また、負極活物質は電子伝導性を有するため、負極用導電剤を用いなくてもよい。   The negative electrode conductive agent may be an electronic conductive material, such as natural graphite such as flake graphite, graphite such as artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc. Carbon black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, copper and nickel; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, artificial graphite, acetylene black, and carbon fiber are more preferable. The amount of the negative electrode conductive agent used is preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. Further, since the negative electrode active material has electronic conductivity, a negative electrode conductive agent need not be used.

上記負極用結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルピロリドン及びその共重合体等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、スチレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルピロリドン及びその共重合体がより好ましい。   The binder for the negative electrode may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene Polymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotri Fluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene -Tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, An ethylene-methyl methacrylate copolymer, polyamide, polyurethane, polyimide, polyvinyl pyrrolidone, and a copolymer thereof are preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, styrene butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, polyamide, polyurethane, More preferred are polyimide, polyvinylpyrrolidone and copolymers thereof.

上記負極用集電体としては、電池の内部において化学変化を起こさない電子伝導体であればよく、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、炭素、導電性樹脂、銅やステンレス鋼の表面に炭素、ニッケル、チタン等を付着又は被膜させたもの等が好適である。これらの中でも、銅や銅を含む合金がより好ましい。これらは1種又は2種以上を用いることができる。また、これらの負極用集電体の表面を酸化して用いることもできる。更に、集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。負極用集電体の形状としては、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体等が好適である。集電体の厚さとしては、1〜500μmが好適である。   The current collector for the negative electrode may be an electronic conductor that does not cause a chemical change inside the battery. Stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon, conductive resin, carbon on the surface of copper or stainless steel, Those having nickel or titanium adhered or coated thereon are suitable. Among these, copper and alloys containing copper are more preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Further, the surface of the negative electrode current collector can be oxidized and used. Furthermore, it is desirable to make the current collector surface uneven. As the shape of the negative electrode current collector, a foil, a film, a sheet, a net, a punched one, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are suitable. The thickness of the current collector is preferably 1 to 500 μm.

上記正極としては、正極活物質、正極用導電剤、正極用結着剤等を含む正極合剤を正極用集電体の表面に塗着して作製されるものであることが好ましい。正極合剤は、導電剤や結着剤の他にも各種添加剤を含有してもよい。
上記正極活物質としては、金属Li、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−y、LiCo1−y、LiNi1−y、LiMn、LiMn2−y;MnO、V、Cr(g及びhは、1以上の整数)等のリチウムを含まない酸化物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
上記Jは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb及びBから選ばれた少なくとも1種の元素を表す。また、xは、0≦x≦1.2であり、yは、0≦y≦0.9であり、zは、2.0≦z≦2.3であり、xは、電池の充放電により増減することとなる。また、正極活物質としては、遷移金属カルコゲン化物、リチウムを含んでいてもよいバナジウム酸化物やニオブ酸化物、共役系ポリマーからなる有機導電性物質、シェブレル相化合物等を用いてもよい。正極活物質粒子の平均粒径としては、1〜30μmであることが好ましい。
The positive electrode is preferably prepared by coating a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, a positive electrode binder, and the like on the surface of the positive electrode current collector. The positive electrode mixture may contain various additives in addition to the conductive agent and the binder.
Examples of the positive electrode active material include metal Li, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y J 1-y O z , and Li x Ni. 1-y J y O z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y J y O 4; MnO 2, V g O h, Cr g O h (g and h is an integer of 1 or more) such as An oxide containing no lithium is suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types.
J represents at least one element selected from Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B. X is 0 ≦ x ≦ 1.2, y is 0 ≦ y ≦ 0.9, z is 2.0 ≦ z ≦ 2.3, and x is charge / discharge of the battery. Will increase or decrease. In addition, as the positive electrode active material, a transition metal chalcogenide, a vanadium oxide or niobium oxide which may contain lithium, an organic conductive material composed of a conjugated polymer, a chevrel phase compound, or the like may be used. The average particle diameter of the positive electrode active material particles is preferably 1 to 30 μm.

上記正極用導電剤としては、用いる正極活物質の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であればよく、上述した負極用導電剤と同様のもの;アルミニウム、銀等の金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、人造黒鉛、アセチレンブラック、ニッケル粉末がより好ましい。正極用導電剤の使用量としては、正極活物質100重量部に対して、1〜50重量部が好ましく、より好ましくは、1〜30重量部である。カーボンブラックやグラファイトを用いる場合には、正極活物質100重量部に対して2〜15重量部とすることが好ましい。   The positive electrode conductive agent may be any electron conductive material that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode active material used, and is the same as the negative electrode conductive agent described above; metal powder such as aluminum and silver Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, artificial graphite, acetylene black, and nickel powder are more preferable. The amount of the positive electrode conductive agent used is preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. When carbon black or graphite is used, the amount is preferably 2 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material.

上記正極用結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、上述した負極用結着剤におけるスチレンブタジエンゴム以外のものや、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンがより好ましい。   The positive electrode binder may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, other than the styrene butadiene rubber in the negative electrode binder described above, and tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer. A coalescence or the like is preferred. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene are more preferable.

上記正極用集電体としては、用いる正極活物質の充放電電位において化学変化を起こさない電子伝導体であればよく、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導電性樹脂、アルミニウムやステンレス鋼の表面に炭素、チタン等を付着又は被膜させたもの等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金が好ましい。また、これらの正極用集電体の表面を酸化して用いることもできる。更に、集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。正極用集電体の形状及び厚さとしては、上述した負極集電体と同様である。   The positive electrode current collector may be any electron conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode active material to be used. The surface of stainless steel, aluminum, titanium, carbon, conductive resin, aluminum or stainless steel Those having carbon or titanium adhered or coated thereon are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, aluminum or an alloy containing aluminum is preferable. Further, the surface of the positive electrode current collector can be oxidized and used. Furthermore, it is desirable to make the current collector surface uneven. The shape and thickness of the positive electrode current collector are the same as those of the negative electrode current collector described above.

上記セパレータは、大きなイオン透過度と、所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性薄膜であることが好ましく、一定温度以上で孔を閉塞し、抵抗をあげる機能を有するものであることが好ましい。材質としては、耐有機溶剤性と疎水性の点から、ポリエチレン、ポリプロピレン等ポリオレフィン系ポリマーの多孔性合成樹脂フィルム、ポリプロピレン、フッ素化ポリオレフィン等の有機材料からなる織布もしくは不織布、ガラス繊維、無機材料からなる織布もしくは不織布等が好適である。セパレータが有する細孔の孔径としては、電極から脱離した正極活物質や負極活物質、結着剤、導電剤が透過しない範囲であることが好ましく、0.01〜1μmであることが好ましい。セパレータの厚さとしては、5〜300μm、であることが好ましく、より好ましくは、10〜50μmである。また、空隙率としては、30〜80%であることが好ましい。
また、セパレータの表面は予めコロナ放電処理、プラズマ放電処理、その他界面活性剤を用いた湿式処理により、その疎水性が低減するように改質しておくことが好ましい。これによりセパレータの表面及び空孔内部の濡れ性が向上し、電池の内部抵抗の増加を極力抑制することが可能となる。
The separator is preferably an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength, and has a function of closing the pores at a certain temperature or higher and increasing the resistance. preferable. Materials include porous synthetic resin films of polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, woven or non-woven fabrics made of organic materials such as polypropylene and fluorinated polyolefins, glass fibers, and inorganic materials from the viewpoint of organic solvent resistance and hydrophobicity. A woven fabric or a non-woven fabric is preferably used. The pore diameter of the pores of the separator is preferably in a range in which the positive electrode active material, the negative electrode active material, the binder, and the conductive agent detached from the electrode do not pass through, and is preferably 0.01 to 1 μm. As a thickness of a separator, it is preferable that it is 5-300 micrometers, More preferably, it is 10-50 micrometers. Moreover, as a porosity, it is preferable that it is 30 to 80%.
Moreover, it is preferable that the surface of the separator is modified in advance so as to reduce its hydrophobicity by a corona discharge treatment, a plasma discharge treatment, or other wet treatment using a surfactant. As a result, the wettability of the separator surface and the inside of the pores is improved, and the increase in the internal resistance of the battery can be suppressed as much as possible.

上記リチウム二次電池としては、ポリマー材料に、電解液を保持させたゲルを正極合剤又は負極合剤に含ませたり、電解液を保持するポリマー材料からなる多孔性のセパレータを正極又は負極と一体化することで構成されるものであってもよい。上記ポリマー材料としては、電解液を保持できるものであればよく、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体等が好ましい。
上記リチウム二次電池の形状としては、コイン形、ボタン形、シート形、積層形、円筒形、偏平形、角形、電気自動車等に用いる大形等が挙げられる。
As the lithium secondary battery, a positive electrode mixture or a negative electrode mixture containing a gel holding an electrolyte solution in a polymer material, or a porous separator made of a polymer material holding an electrolyte solution is used as a positive electrode or a negative electrode. You may be comprised by integrating. The polymer material is not particularly limited as long as it can hold an electrolytic solution, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is preferable.
Examples of the shape of the lithium secondary battery include a coin shape, a button shape, a sheet shape, a laminated shape, a cylindrical shape, a flat shape, a square shape, and a large size used for an electric vehicle.

(2)電解コンデンサ
電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔、陽極箔と陰極箔との間に挟まれたセパレータである電解紙及びリード線より構成されるコンデンサ素子と、本発明の電解液材料を用いてなるイオン伝導体と、有底筒状の外装ケースと、外装ケースを密封する封口体とを基本構成要素として構成されているものである。コンデンサ素子の一形態の斜視図を図2(a)に示す。本発明における電解コンデンサは、コンデンサ素子に本発明の電解液材料を用いてなるイオン伝導体である電解液を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納し、外装ケースの開口部に封口体を装着するとともに、外装ケースの端部に絞り加工を施して外装ケースを密封することにより得ることができるものである。このような電解コンデンサとしては、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサが好適である。アルミ電解コンデンサの一形態の断面模式図を図2(b)に示す。
(2) Electrolytic Capacitor The electrolytic capacitor is composed of an anode foil, a cathode foil, a capacitor element composed of electrolytic paper and a lead wire sandwiched between the anode foil and the cathode foil, and the electrolytic solution material of the present invention. The ion conductor used, a bottomed cylindrical outer case, and a sealing body for sealing the outer case are configured as basic components. A perspective view of one embodiment of the capacitor element is shown in FIG. The electrolytic capacitor in the present invention is obtained by impregnating a capacitor element with an electrolytic solution that is an ionic conductor using the electrolytic solution material of the present invention, and housing the capacitor element in a bottomed cylindrical outer case, It is possible to obtain the sealing member by attaching a sealing body to the portion and sealing the outer case by drawing the end portion of the outer case. As such an electrolytic capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, a tantalum electrolytic capacitor, and a niobium electrolytic capacitor are suitable. A schematic cross-sectional view of one embodiment of the aluminum electrolytic capacitor is shown in FIG.

上記陽極箔としては、純度99%以上のアルミニウム箔を酸性溶液中で化学的又は電気化学的にエッチングして拡面処理した後、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム又はアジピン酸アンモニウム等の水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜層を形成したものを用いることができる。
上記陰極箔としては、表面の一部又は全部に、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化タンタル及び窒化ニオブから選ばれる1種以上の金属窒化物、及び/又は、チタン、ジルコニウム、タンタル及びニオブから選ばれる1種以上の金属より構成される皮膜を形成したアルミニウム箔を用いることができる。
上記皮膜の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、塗布法等を挙げることができ、皮膜を形成する部分としては、陰極箔の全面に被覆してもよいし、必要に応じて陰極箔の一部、例えば陰極箔の一面のみに金属窒化物又は金属を被覆してもよい。
As the anode foil, an aluminum foil having a purity of 99% or more is chemically or electrochemically etched in an acidic solution and subjected to a surface expansion treatment, and then in an aqueous solution such as ammonium borate, ammonium phosphate, or ammonium adipate. A material obtained by performing a chemical conversion treatment and forming an anodized film layer on the surface thereof can be used.
The cathode foil is selected from one or more metal nitrides selected from titanium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride and niobium nitride, and / or titanium, zirconium, tantalum and niobium on part or all of the surface. An aluminum foil formed with a film composed of one or more metals can be used.
Examples of the method for forming the film include a vapor deposition method, a plating method, a coating method, and the like. As a portion for forming the film, the entire surface of the cathode foil may be coated, or if necessary, For example, only one surface of the cathode foil may be coated with metal nitride or metal.

上記リード線は、陽極箔及び陰極箔に接する接続部、丸棒部及び外部接続部より構成されるものであることが好適である。このリード線は、接続部においてそれぞれステッチや超音波溶接等の手段により陽極箔及び陰極箔に電気的に接続されている。また、リード線における接続部及び丸棒部は、高純度のアルミニウムよりなるものが好適であり、外部接続部は、はんだメッキを施した銅メッキ鉄鋼線よりなるものが好適である。また、陰極箔との接続部及び丸棒部の表面の一部又は全部に、ホウ酸アンモニウム水溶液、リン酸アンモニウム水溶液又はアジピン酸アンモニウム水溶液等による陽極酸化処理によって形成した酸化アルミニウム層を形成したり、Al、SiO、ZrO等より構成されるセラミックスコーティング層等の絶縁層を形成することができる。 The lead wire is preferably composed of a connection part in contact with the anode foil and the cathode foil, a round bar part, and an external connection part. The lead wires are electrically connected to the anode foil and the cathode foil by means such as stitching and ultrasonic welding at the connection portions. Further, the connecting portion and the round bar portion in the lead wire are preferably made of high-purity aluminum, and the external connecting portion is preferably made of a copper-plated steel wire subjected to solder plating. In addition, an aluminum oxide layer formed by anodizing with an aqueous ammonium borate solution, an aqueous ammonium phosphate solution, or an aqueous ammonium adipate solution may be formed on part or all of the surface of the connecting portion with the cathode foil and the round bar portion. An insulating layer such as a ceramic coating layer made of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 or the like can be formed.

上記外装ケースは、アルミニウムより構成されるものであることが好適である。
上記封口体は、リード線をそれぞれ導出する貫通孔を備え、例えば、ブチルゴム等の弾性ゴムより構成されるものであることが好適であり、ブチルゴムとしては、例えば、イソブチレンとイソプレンとの共重合体からなる生ゴムに補強剤(カーボンブラック等)、増量剤(クレイ、タルク、炭酸カルシウム等)、加工助剤(ステアリン酸、酸化亜鉛等)、加硫剤等を添加して混練した後、圧延、成型したゴム弾性体を用いることができる。加硫剤としては、アルキルフェノールホルマリン樹脂;過酸化物(ジクミルペルオキシド、1,1−ジ−(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン等);キノイド(p−キノンジオキシム、p,p′−ジベンゾイルキノンジオキシム等);イオウ等を用いることができる。なお、封口体の表面をテフロン(登録商標)等の樹脂でコーティングしたり、ベークライト等の板を貼り付けたりすると、溶媒蒸気の透過性が低減するので更に好ましい。
上記セパレータとしては、通常マニラ紙やクラフト紙等の紙が用いられるが、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン等の不織布を用いることもできる。
The exterior case is preferably made of aluminum.
The sealing body is preferably provided with a through hole through which each lead wire is led out, and is preferably composed of an elastic rubber such as butyl rubber, and the butyl rubber is, for example, a copolymer of isobutylene and isoprene. After adding and kneading a reinforcing rubber (carbon black, etc.), a bulking agent (clay, talc, calcium carbonate, etc.), a processing aid (stearic acid, zinc oxide, etc.), a vulcanizing agent, etc. A molded rubber elastic body can be used. Examples of vulcanizing agents include alkylphenol formalin resins; peroxides (dicumyl peroxide, 1,1-di- (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5- Di- (t-butylperoxy) hexane etc.); quinoids (p-quinone dioxime, p, p'-dibenzoylquinone dioxime etc.); sulfur etc. can be used. Note that it is more preferable to coat the surface of the sealing body with a resin such as Teflon (registered trademark) or to attach a plate such as bakelite because the permeability of the solvent vapor is reduced.
As the separator, paper such as manila paper or kraft paper is usually used, but non-woven fabrics such as glass fiber, polypropylene and polyethylene can also be used.

上記電解コンデンサとしてはまた、ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造(例えば、特開平8−148384号公報に記載)のものであってもよい。ゴム封止構造のアルミニウム電解コンデンサの場合、ある程度ゴムを通して気体が透過するため、高温環境下においてはコンデンサ内部から大気中へ溶媒が揮発し、また、高温高湿環境下においては大気中からコンデンサ内部へ水分が混入するおそれがあり、これらの過酷な環境の下では、コンデンサは静電容量の減少等の好ましくない特性変化を起こすおそれがある。一方、ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造のコンデンサにおいては、気体の透過量が極めて小さいため、このような過酷な環境下においても安定した特性を示すこととなる。   The electrolytic capacitor may have a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case (for example, described in JP-A-8-148384). In the case of an aluminum electrolytic capacitor with a rubber seal, gas permeates through rubber to some extent, so that the solvent evaporates from the inside of the capacitor to the atmosphere in a high temperature environment, and from the atmosphere to the inside of the capacitor in a high temperature and high humidity environment. Moisture may be mixed into the capacitor, and under these harsh environments, the capacitor may cause undesirable characteristic changes such as a decrease in capacitance. On the other hand, a capacitor with a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case has a very small amount of gas permeation, and thus exhibits stable characteristics even in such a harsh environment.

(3)電気二重層キャパシタ
電気二重層キャパシタは、負極、正極及び本発明の電解液材料を用いてなるイオン伝導体を基本構成要素として構成されているものであり、好ましい形態としては、対向配置した正極及び負極からなる電極素子に、イオン伝導体である電解液を含ませたものである。このような電気二重層キャパシタの一形態の断面模式図及び電極表面の拡大模式図を図3に示す。
(3) Electric Double Layer Capacitor The electric double layer capacitor is composed of a negative electrode, a positive electrode and an ionic conductor using the electrolytic solution material of the present invention as a basic constituent element. An electrode element composed of a positive electrode and a negative electrode is made to contain an electrolytic solution that is an ionic conductor. FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of such an electric double layer capacitor and an enlarged schematic view of the electrode surface.

上記正極及び負極は、分極性電極であり、電極活物質として活性炭繊維、活性炭粒子の成形体、活性炭粒子等の活性炭と、導電剤と、バインダー物質とから構成され、薄い塗布膜、シート状又は板状の成形体として使用することが好適である。このような構成を有する電気二重層キャパシタにおいては、図3の拡大図に示されるように、イオンの物理的な吸・脱着により分極性電極と電解液との界面に生成する電気二重層に電荷が蓄えられることとなる。   The positive electrode and the negative electrode are polarizable electrodes, and are composed of activated carbon fibers, activated carbon particle molded bodies, activated carbon particles such as activated carbon particles, a conductive agent, and a binder material as an electrode active material. It is preferable to use it as a plate-shaped molded body. In the electric double layer capacitor having such a configuration, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the electric double layer generated at the interface between the polarizable electrode and the electrolytic solution due to physical adsorption / desorption of ions is charged. Will be stored.

上記活性炭としては、平均細孔径が2.5nm以下であるものが好ましい。この活性炭の平均細孔径は、窒素吸着によるBET法によって測定されることが好ましい。活性炭の比表面積としては、炭素質種による単位面積あたりの静電容量(F/m)、高比表面積化に伴う嵩密度の低下等により異なるが、窒素吸着によるBET法により求めた比表面積としては、500〜2500m/gが好ましく、1000〜2000m/gがより好ましい。 As the activated carbon, those having an average pore diameter of 2.5 nm or less are preferable. The average pore diameter of the activated carbon is preferably measured by the BET method using nitrogen adsorption. The specific surface area of the activated carbon varies depending on the capacitance per unit area (F / m 2 ) depending on the carbonaceous species, the decrease in bulk density accompanying the increase in the specific surface area, etc., but the specific surface area determined by the BET method by nitrogen adsorption as is preferably 500~2500m 2 / g, 1000~2000m 2 / g is more preferable.

上記活性炭の製造方法としては、植物系の木材、のこくず、ヤシ殻、パルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、又は、それらを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、石油コークス、カーボンアエロゲル、メソフェーズカーボン、タールピッチを紡糸した繊維、合成高分子、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、イオン交換樹脂、液晶高分子、プラスチック廃棄物、廃タイヤ等の原料を炭化した後、賦活して製造する賦活法を用いることが好ましい。   As the method for producing the activated carbon, plant-based wood, sawdust, coconut husk, pulp waste liquid, fossil fuel-based coal, heavy petroleum oil, or pyrolyzed coal and petroleum-based pitch, petroleum coke, Carbon aerogel, mesophase carbon, tar pitched fiber, synthetic polymer, phenol resin, furan resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyimide resin, polyamide resin, ion exchange resin, liquid crystal polymer, plastic disposal It is preferable to use an activation method in which a raw material such as a product or a waste tire is carbonized and then activated.

上記賦活法としては、(1)炭化された原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素、その他の酸化ガス等と接触反応させるガス賦活法、(2)炭化された原料に、塩化亜鉛、リン酸、リン酸ナトリウム、塩化カルシウム、硫化カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸カルシウム、ホウ酸、硝酸等を均等に含浸させて、不活性ガス雰囲気中で加熱し、薬品の脱水及び酸化反応により活性炭を得る薬品賦活法が挙げられ、いずれを用いてもよい。   The activation method includes (1) a gas activation method in which a carbonized raw material is contact-reacted with water vapor, carbon dioxide gas, oxygen, and other oxidizing gas at a high temperature, and (2) zinc chloride and phosphoric acid are added to the carbonized raw material. An inert gas atmosphere that is uniformly impregnated with sodium phosphate, calcium chloride, potassium sulfide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium sulfate, calcium carbonate, boric acid, nitric acid, etc. The chemical activation method which heats in and obtains activated carbon by the dehydration and oxidation reaction of a chemical | medical agent is mentioned, Any may be used.

上記賦活法により得られた活性炭は、窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン等の不活性ガス雰囲気下で、好ましくは500〜2500℃、より好ましくは700〜1500℃で熱処理することが好ましく、不要な表面官能基を除去したり、炭素の結晶性を発達させて電子伝導性を増加させてもよい。活性炭の形状としては、破砕、造粒、顆粒、繊維、フェルト、織物、シート状等が挙げられる。粒状の場合においては、電極の嵩密度の向上、内部抵抗の低減という点で、平均粒子径は30μm以下であることが好ましい。
上記電極活物質としては、活性炭以外にも上述の高比表面積を有する炭素材料を用いてもよく、例えば、カーボンナノチューブやプラズマCVDにより作製したダイヤモンド等を用いてもよい。
Activated carbon obtained by the above activation method is preferably heat treated at 500 to 2500 ° C., more preferably 700 to 1500 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, xenon, etc. The electron conductivity may be increased by removing functional groups or by developing carbon crystallinity. Examples of the shape of the activated carbon include crushing, granulation, granule, fiber, felt, woven fabric, and sheet shape. In the case of particles, the average particle diameter is preferably 30 μm or less in terms of improving the bulk density of the electrode and reducing the internal resistance.
As the electrode active material, in addition to activated carbon, a carbon material having the above-described high specific surface area may be used. For example, carbon nanotubes or diamond produced by plasma CVD may be used.

上記導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、天然黒鉛、熱膨張黒鉛、炭素繊維、酸化ルテニウム、酸化チタン、アルミニウム、ニッケル等の金属ファイバー等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、少量で効果的に導電性が向上する点で、アセチレンブラック及びケッチェンブラックがより好ましい。導電剤の配合量としては、活性炭の嵩密度等によっても異なるが、活性炭を100質量%とすると、5〜50質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。   As the conductive agent, carbon black such as acetylene black and ketjen black, natural graphite, thermally expanded graphite, carbon fiber, metal fiber such as ruthenium oxide, titanium oxide, aluminum, and nickel are preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, acetylene black and ketjen black are more preferable in that the conductivity is effectively improved with a small amount. The blending amount of the conductive agent varies depending on the bulk density of the activated carbon, but when the activated carbon is 100% by mass, 5 to 50% by mass is preferable, and 10 to 30% by mass is more preferable.

上記バインダー物質としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシルメチルセルロース、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリイミド、石油ピッチ、石炭ピッチ、フェノール樹脂等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。バインダー物質の配合量としては、活性炭の種類と形状等によっても異なるが、活性炭を100質量%とすると、0.5〜30質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。   As the binder material, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, carboxymethyl cellulose, fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyimide, petroleum pitch, coal pitch, phenol resin, and the like are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. The blending amount of the binder substance varies depending on the type and shape of the activated carbon, but when the activated carbon is 100% by mass, 0.5 to 30% by mass is preferable, and 2 to 30% by mass is more preferable.

上記正極及び負極の成形方法としては、(1)活性炭とアセチレンブラックの混合物に、ポリテトラフルオロエチレンを添加混合した後、プレス成形して得る方法、(2)活性炭とピッチ、タール、フェノール樹脂等のバインダー物質を混合、成型した後、不活性雰囲気下で熱処理して焼結体を得る方法、(3)活性炭とバインダー物質又は活性炭のみを焼結して電極とする方法等が好適である。炭素繊維布を賦活処理して得られる活性炭繊維布を用いる場合は、バインダー物質を使用せずにそのまま電極として使用してもよい。   The positive electrode and negative electrode are formed by, for example, (1) a method obtained by adding polytetrafluoroethylene to a mixture of activated carbon and acetylene black and then press-molding. (2) activated carbon and pitch, tar, phenol resin, etc. A method of mixing and molding the binder material and then heat-treating it under an inert atmosphere to obtain a sintered body, and (3) a method of sintering only activated carbon and the binder material or activated carbon to form an electrode are preferred. When using activated carbon fiber cloth obtained by activating carbon fiber cloth, it may be used as an electrode as it is without using a binder substance.

上記電気二重層キャパシタには、セパレータを分極性電極に挟み込む方法や、保持手段を用いることにより分極性電極を間隔を隔てて対向させる方法等により、分極性電極が接触や短絡することを防ぐことが好ましい。セパレータとしては、使用温度域において溶融塩等と化学反応を起こさない多孔性の薄膜を用いることが好適である。セパレータの材質としては、紙、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維等が好適である。
上記電気二重層キャパシタの形状としては、コイン型、巻回型、角型、アルミラミネート型等が挙げられ、いずれの形状としてもよい。
In the electric double layer capacitor, the polarizable electrode is prevented from contacting or short-circuiting by a method in which the separator is sandwiched between the polarizable electrodes or a method in which the polarizable electrodes are opposed to each other by using a holding means. Is preferred. As the separator, it is preferable to use a porous thin film that does not cause a chemical reaction with molten salt or the like in the operating temperature range. As the material of the separator, paper, polypropylene, polyethylene, glass fiber, and the like are suitable.
Examples of the shape of the electric double layer capacitor include a coin type, a wound type, a square type, and an aluminum laminate type, and any shape may be used.

本発明による電解液材料を用いてなるリチウム二次電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスは、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の各種用途に好適に用いることができるものである。   Electrochemical devices such as lithium secondary batteries, electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors using the electrolyte material according to the present invention include portable information terminals, portable electronic devices, small household electric power storage devices, motorcycles, electric vehicles, It can be suitably used for various applications such as a hybrid electric vehicle.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
下記の実施例及び比較例において、イオン伝導度測定は、25℃、20℃、0℃、−20℃、−40℃及び−55℃雰囲気下で、SUS電極を用いてインピーダンスアナライザーSI1260(商品名;ソーラトロン社製)により複素インピーダンス法にて行った。また、サイクリックボルタメトリー測定は、上述したようにして行った。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.
In the following examples and comparative examples, the ionic conductivity measurement was performed at 25 ° C., 20 ° C., 0 ° C., −20 ° C., −40 ° C. and −55 ° C. using an SUS electrode and impedance analyzer SI1260 (trade name). ; Manufactured by Solartron Co.) by the complex impedance method. In addition, cyclic Volta down cytometry measurements were carried out as described above.

参考例
エチルメチルイミダゾリウムジシアノアミド(以下、EMImDCAと記す)とメチルプロピルピロリジニウムジシアノアミド(以下、MPrPyDCAと記す)とを50:50の質量比で混合したイオン伝導性材料を得た。このイオン伝導性材料のイオン伝導度を測定した結果、2.2×10−2S/cm(25℃)、1.0×10−2S/cm(0℃)、4.0×10−3S/cm(−20℃)、1.6×10−4S/cm(−55℃)を示した。これらの結果を表1に示す。
Reference example 1
An ion conductive material in which ethylmethylimidazolium dicyanoamide (hereinafter referred to as EMImDCA) and methylpropylpyrrolidinium dicyanoamide (hereinafter referred to as MPrPyDCA) were mixed at a mass ratio of 50:50 was obtained. As a result of measuring the ionic conductivity of this ion conductive material, 2.2 × 10 −2 S / cm (25 ° C.), 1.0 × 10 −2 S / cm (0 ° C.), 4.0 × 10 − 3 S / cm (-20 degreeC) and 1.6 * 10 < -4 > S / cm (-55 degreeC) were shown. These results are shown in Table 1.

実施例1、参考例2〜9及び比較例1〜8
表1に示すような組成や混合比率とした以外は、実施例1と同様にしてイオン伝導度を測定した。結果を表1に示す。
Example 1, Reference Examples 2-9 and Comparative Examples 1-8
Ionic conductivity was measured in the same manner as in Example 1 except that the composition and mixing ratio were as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

Figure 0004940285
Figure 0004940285

表1について、以下に説明する。
EMImDCA:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジシアノアミド
MPrPyDCA:メチルプロピルピロリジニウムジシアノアミド
MBPyDCA:メチルブチルピロリジニウムジシアノアミド
EMImTCM:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリシアノメチド
EMPyDCA:エチルメチルピロリジニウムジシアノアミド
EMImTFSI:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルフォニルイミド)
MBPyTFSI:メチルブチルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルフォニルイミド)
DMEPrADCA:ジメチルエチルプロピルアンモニウムジシアノアミド
DEMEDCA:ジエチルメチル(2−メトキシエチル)アンモニウムジシアノアミド
TMHATFSI:トリメチルヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルフォニルイミド)
EMImBzt:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムベンゾエート
Table 1 will be described below.
EMImDCA: 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanoamide MPrPyDCA: methylpropylpyrrolidinium dicyanoamide MBPyDCA: methylbutylpyrrolidinium dicyanoamide EMImTCM: 1-ethyl-3-methylimidazolium tricyanomethide EMPyDCA: ethylmethylpyrrole Dinium dicyanoamide EMImTFSI: 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonylimide)
MBPyTFSI: Methylbutylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonylimide)
DMEPrADCA: Dimethylethylpropylammonium dicyanoamide DEMEDCA: Diethylmethyl (2-methoxyethyl) ammonium dicyanoamide TMHATFSI: Trimethylhexylammonium bis (trifluoromethanesulfonylimide)
EMImBzt: 1-ethyl-3-methylimidazolium benzoate

実施例5、参考例10〜14及び比較例3
表2に記す組成にイオン伝導性材料を調整し、このイオン伝導性材料の酸化側のCVを測定した。また、下記基準に従って、電印加による電解液分解の抑制効果を判定した。結果を表2に示す。
◎:電印加による電解液分解の抑制効果が高い(3サイクル目のピーク電流低減率が60%以上)
〇:電印加による電解液分解の抑制効果がやや高い(3サイクル目のピーク電流低減率が20%以上)
×:電印加による電解液分解の抑制効果が低い(3サイクル目のピーク電流低減率が5%以上)
Examples 2 to 5, Reference Examples 10 to 14 and Comparative Example 3
The ion conductive material was adjusted to the composition described in Table 2, and the CV on the oxidation side of this ion conductive material was measured. Further, according to the following criteria, to determine the inhibitory effect of the electrolyte degradation by electrostatic position applied. The results are shown in Table 2.
◎: electrostatic position applying high effect of suppressing the electrolyte degradation by (third cycle peak current reduction rate of 60% or more)
○: electrostatic position applied by a slightly higher inhibition effect of the electrolytic solution decomposition (third cycle peak current reduction rate of 20% or more)
×: electrostatic position applied by a low inhibitory effect of electrolyte decomposition (third cycle peak current reduction rate is 5% or more)

Figure 0004940285
Figure 0004940285

表2について、以下に説明する。
EMImDCA:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジシアノアミド
EMImTCM:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリシアノメチド
EMImOCN:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムソディウムシアネート
GBL:γ−ブチロラクトン
EMImTFSI:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルフォニルイミド)
*1「EMImDCA/TCM(1:1)/GBL (混合比:35/65)」とは、EMImDCA及びEMImTCMを質量比1:1で混合したものと、GBLとを、混合比35/65で混合したものを意味する。
Table 2 will be described below.
EMImDCA: 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanoamide EMImTCM: 1-ethyl-3-methylimidazolium tricyanomethide EMImOCN: 1-ethyl-3-methylimidazolium sodium cyanate GBL: γ-butyrolactone EMImTFSI: 1-ethyl -3-Methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonylimide)
* 1 “EMImDCA / TCM (1: 1) / GBL (mixing ratio: 35/65)” means a mixture of EMImDCA and EMImTCM at a mass ratio of 1: 1 and GBL at a mixing ratio of 35/65. It means a mixture.

Claims (4)

2種以上のイオン性液体を含有してなる電解液材料であって、
該電解液材料は、少なくとも1種のイミダゾリウムカチオンを必須としてなり、
下記一般式(1);
Figure 0004940285
(式中、Xは、B、CおよびNから選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。aは、1以上の整数であり、dは0以上の整数である。)で表されるアニオンを2種以上必須としてなる電解液材料であって、
該カチオンが対をなす該アニオンが異種のものであることを特徴とする、電解液材料。
An electrolytic solution material containing two or more ionic liquids,
The electrolyte material has at least one imidazolium cation as an essential component,
The following general formula (1);
Figure 0004940285
(Wherein X represents at least one element selected from B, C and N, a is an integer of 1 or more, and d is an integer of 0 or more). It is an electrolyte material that is essential for more than a species ,
An electrolyte solution material, wherein the anion paired with the cation is different .
−55℃でのイオン伝導度が1×10−6S/cm以上であることを特徴とする請求項1に記載の電解液材料。 Electrolyte material according to claim 1, wherein the ionic conductivity at -55 ° C. is 1 × 10 -6 S / cm or more. 30℃雰囲気下、作用極としてグラッシーカーボン電極、参照極としてAg電極、対極として白金電極をそれぞれ用い、掃引速度が100mV/s、掃引範囲が自然電位〜3Vで測定したサイクリックボルタンメトリー測定における電位印加時3サイクル目以降の電位印加時における、1サイクル目の酸化側のピーク電流をip1、2サイクル目以降のピーク電流をipnとし、(ip1−ipn)/ip1×100により求められる値であるピーク電流低減率が20%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の電解液材料。 Potential application in cyclic voltammetry measurement using a glassy carbon electrode as the working electrode, an Ag electrode as the reference electrode, and a platinum electrode as the counter electrode, and a sweep rate of 100 mV / s and a sweep range of from 3 to 3 V in a 30 ° C. atmosphere. When the potential is applied in the third and subsequent cycles, the peak current on the oxidation side in the first cycle is i p1 , the peak current in the second and subsequent cycles is i pn, and is obtained by (i p1 −i pn ) / i p1 × 100. electrolyte material according to claim 1 or 2 peak current reduction ratio is a value is equal to or less than 20%. 請求項1〜のいずれかに記載の電解液材料を用いてなることを特徴とするリチウム二次電池、電解コンデンサ又は電気二重層キャパシタ。 Lithium secondary battery characterized by using an electrolytic solution material according to any one of claims 1 to 3 electrolytic capacitor or electric double layer capacitor.
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