JP6061066B2 - Electrochemical capacitor - Google Patents

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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Description

本発明は、電気化学キャパシタ並びにそれに用いる非水電解質およびその製法に関する。本発明は、高いエネルギー密度を有し、高温から低温までの広い温度環境にて、内部抵抗が低く、耐電圧が高く、大電流での急速な充放電が可能で、且つ安定した高出力が得られる電気化学キャパシタ並びにそれに用いる非水電解質およびその製法に関するものである。   The present invention relates to an electrochemical capacitor, a nonaqueous electrolyte used therefor, and a method for producing the same. The present invention has a high energy density, a low internal resistance, a high withstand voltage, a rapid charge / discharge with a large current, and a stable high output in a wide temperature environment from a high temperature to a low temperature. The present invention relates to an electrochemical capacitor to be obtained, a nonaqueous electrolyte used therefor, and a method for producing the same.

二次電池や電気化学キャパシタは、電気自動車(EV)やハイブリット自動車(HEV)等の主電源や補助電源として、または太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの電力蓄積デバイスとして、開発が盛んに進められている。
電気化学キャパシタとしては、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ等が知られている。
電気二重層キャパシタ(シンメトリックキャパシタと呼ばれることがある。)は、正および負の両電極層に活性炭のような比表面積の大きい材料が用いられる。該電極層と電解液との界面に電気二重層が形成され、酸化還元を伴わない非ファラデー反応による蓄電がなされる。電気二重層キャパシタは、一般に二次電池に比べて、出力密度が高く、急速充放電特性に優れている。
キャパシタの静電エネルギーJは、式:J=(1/2)×CVで定義される。Cは静電容量、Vは耐電圧である。電気二重層キャパシタの耐電圧は2.7〜3.3V程度と低い。そのために、電気二重層キャパシタの静電エネルギーは、二次電池の1/10以下である。
Secondary batteries and electrochemical capacitors are actively developed as main power sources and auxiliary power sources for electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HEV), or as power storage devices for renewable energy such as solar power generation and wind power generation. It is advanced to.
Known electrochemical capacitors include electric double layer capacitors and hybrid capacitors.
An electric double layer capacitor (sometimes called a symmetric capacitor) uses a material having a large specific surface area such as activated carbon for both positive and negative electrode layers. An electric double layer is formed at the interface between the electrode layer and the electrolytic solution, and electricity is stored by a non-Faraday reaction without redox. An electric double layer capacitor generally has a higher output density and excellent rapid charge / discharge characteristics than a secondary battery.
The electrostatic energy J of the capacitor is defined by the formula: J = (1/2) × CV 2 . C is a capacitance and V is a withstand voltage. The withstand voltage of the electric double layer capacitor is as low as about 2.7 to 3.3V. Therefore, the electrostatic energy of the electric double layer capacitor is 1/10 or less of the secondary battery.

ハイブリッドキャパシタ(アシンメトリックキャパシタと呼ばれることがある。)は、相互に異なる材料からなる正極層と負極層とをリチウムイオンを含む電解液中にセパレータを介して対向させたものである。このような構成にすると、正極層では酸化還元を伴わない非ファラデー反応による蓄電が、負極層では酸化還元を伴うファラデー反応による蓄電がそれぞれ成され、大きな静電容量Cを生み出すことができる。このため、ハイブリッドキャパシタは電気二重層キャパシタに比べて大きなエネルギー密度が得られるであろうと期待されている。   A hybrid capacitor (sometimes referred to as an asymmetric capacitor) has a positive electrode layer and a negative electrode layer made of different materials facing each other in an electrolyte containing lithium ions via a separator. With this configuration, the positive electrode layer can store electricity by a non-Faraday reaction that does not involve redox, and the negative electrode layer can store electricity by a Faraday reaction that involves oxidation and reduction, thereby generating a large capacitance C. For this reason, it is expected that the hybrid capacitor will obtain a larger energy density than the electric double layer capacitor.

ところが、従来より電気化学キャパシタは、イオン導電性の点から電解質として溶液状のものが用いられているため、液漏れによる機器の損傷の恐れがあることから種々の安全対策が必要であり、大型キャパシタ開発の障壁になっている。   However, since electrochemical capacitors have been used as electrolytes from the viewpoint of ionic conductivity, various safety measures are necessary because there is a risk of equipment damage due to liquid leakage. It is a barrier for capacitor development.

これに対し特許文献1には有機高分子系物質などの固体電解質が提案されている。これは電解質として液体ではなく固体の電解質を用いるので液漏れ等の問題がなく安全性の点で有利であるがイオン電導度が低くなるという問題があり、またセパレータを用いているため静電容量も小さくなってしまうという問題があった。
また、特許文献2にはイオン交換樹脂を用いてイオン交換樹脂の塩を除去することで空隙を形成し、その空隙に電解液を充填する構成のキャパシタが提案されている。しかしながら、空隙を作製するために余計な工程が必要で製造も難しく空隙に電解液を注入するためにもノウハウが必要となり簡単に作製することができない。
On the other hand, Patent Document 1 proposes a solid electrolyte such as an organic polymer material. This uses a solid electrolyte instead of a liquid as the electrolyte, so there are no problems such as liquid leakage and is advantageous in terms of safety, but there is a problem that the ionic conductivity is low, and since a separator is used, the capacitance is There was also a problem of becoming smaller.
Patent Document 2 proposes a capacitor having a structure in which a gap is formed by removing a salt of the ion exchange resin using an ion exchange resin, and the gap is filled with an electrolytic solution. However, an extra step is required to produce the gap, making it difficult to manufacture, and know-how is also required to inject the electrolyte into the gap, and it cannot be easily produced.

特開2000−150308号公報JP 2000-150308 A 特開2006−73980号公報JP 2006-73980 A

以上のような事情を鑑み、本発明の課題は、キャパシタとしての基本性能を備え、セパレータを用いずに高容量で充放電特性に優れ、安全性、信頼性に優れた電気化学キャパシタを提供することである。また、セパレータを用いないため安価に製造することができる。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electrochemical capacitor having basic performance as a capacitor, high capacity without using a separator, excellent charge / discharge characteristics, and excellent safety and reliability. That is. Moreover, since a separator is not used, it can be manufactured at low cost.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、負極と正極の間に電解質として特定のポリエーテル共重合体および電解質塩の溶液を適宜選択し、両極間に挟持することで、キャパシタとしての基本性能を備え、高容量で充放電特性に優れ、安全性、信頼性に優れた電気化学キャパシタが得られることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have appropriately selected a specific polyether copolymer and electrolyte salt solution as an electrolyte between the negative electrode and the positive electrode, and sandwiched between the two electrodes. Thus, the inventors have found that an electrochemical capacitor having basic performance as a capacitor, high capacity, excellent charge / discharge characteristics, and excellent safety and reliability can be obtained, and the present invention has been completed.

項1
少なくとも負極と、
式(1):
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、nおよびRはR、R、Rの間で異なっていてもよい。Rは炭素数1〜12のアルキル基、または置換基を有してもよいアリール基であり、nは0〜12の整数である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜90モル%、及び
式(2):
で示される単量体から誘導される繰り返し単位99〜10モル%、及び
式(3)
[式中、Rはエチレン性不飽和基を有する基である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜15モル%から構成される、ポリエーテル共重合体またはその架橋物並びに電解質塩化合物が含まれる電解質組成物、そして正極とを備え、セパレーターを用いないことを特徴とする電気化学キャパシタである。
項2
電解質組成物が非プロトン性有機溶媒または常温溶融塩を含有することを特徴とする項1に記載の電気化学キャパシタである。
項3
負極が負極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該負極活物質がグラファイトまたは活性炭であることを特徴とする項1または2に記載の電気化学キャパシタである。
項4
更に該負極に対し、リチウムをドーピングしたことを特徴とする項3記載の電気化学キャパシタである。
項5
正極が正極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該正極活物質が活性炭であることを特徴とする項1〜4のいずれかに記載の電気化学キャパシタである。
Item 1
At least a negative electrode,
Formula (1):
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, and n is an integer of 0 to 12. And 0 to 90 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
99 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3)
[Wherein, R 5 is a group having an ethylenically unsaturated group. Comprising a polyether copolymer or a cross-linked product thereof and an electrolyte salt compound, and a positive electrode, comprising a repeating unit derived from a monomer represented by the formula: It is an electrochemical capacitor characterized by not using.
Item 2
Item 2. The electrochemical capacitor according to Item 1, wherein the electrolyte composition contains an aprotic organic solvent or a room temperature molten salt.
Item 3
Item 3. The electrochemical capacitor according to Item 1 or 2, wherein the negative electrode has a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder, and the negative electrode active material is graphite or activated carbon.
Item 4
Item 4. The electrochemical capacitor according to Item 3, wherein the negative electrode is doped with lithium.
Item 5
Item 5. The electrochemical capacitor according to any one of Items 1 to 4, wherein the positive electrode has a mixture of a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder, and the positive electrode active material is activated carbon.

本発明によれば、負極と正極の間に、特定のポリエーテル共重合体および電解質塩化合物を含有する電解質組成物を、セパレータを用いることなく挟持することでキャパシタとしての基本性能を備え、高静電容量で充放電特性に優れ、安全性、信頼性に優れた電気化学キャパシタを得ることができる。   According to the present invention, the basic composition as a capacitor is provided by sandwiching an electrolyte composition containing a specific polyether copolymer and an electrolyte salt compound between a negative electrode and a positive electrode without using a separator. It is possible to obtain an electrochemical capacitor that has excellent capacitance and charge / discharge characteristics, and is excellent in safety and reliability.

以下、本発明の構成につき詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

式(1)の化合物は市販品からの入手、またはエピハロヒドリンとアルコールからの一般的なエーテル合成法等により容易に合成が可能である。市販品から入手可能な化合物としては、例えば、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシヘプタン、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシへキサン、グリシジルフェニルエーテル、1,2−エポキシペンタン、グリシジルイソプロピルエーテルなどが使用できる。これら市販品のなかでは、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテルが好ましく、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテルが特に好ましい。
合成によって得られる式(1)で表される単量体では、Rは−CHO(CR)が好ましく、R、R、Rの少なくとも一つが−CHO(CHCHO)であることが好ましい。Rは炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4がより好ましい。nは2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。
The compound of the formula (1) can be easily synthesized by obtaining it from a commercial product or by a general ether synthesis method from epihalohydrin and alcohol. Examples of commercially available compounds include propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, 1,2-epoxydodecane, 1,2 -Epoxy octane, 1,2-epoxyheptane, 2-ethylhexyl glycidyl ether, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxyhexane, glycidyl phenyl ether, 1,2-epoxypentane, glycidyl isopropyl ether, etc. can be used. . Among these commercially available products, propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, and glycidyl isopropyl ether are preferable, and propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, and ethyl glycidyl ether are particularly preferable.
In the monomer represented by the formula (1) obtained by synthesis, R is preferably —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ), and at least one of R 1 , R 2 , and R 3 is —CH 2 O. it is preferably (CH 2 CH 2 O) n R 4. R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. n is preferably from 2 to 6, and more preferably from 2 to 4.

式(2)の化合物は基礎化学品であり、市販品を容易に入手可能である。   The compound of the formula (2) is a basic chemical product, and a commercially available product can be easily obtained.

式(3)の化合物において、Rはエチレン性不飽和基を含む置換基である。エチレン性不飽和基含有のモノマー成分としては、アリルグリシジルエーテル、4−ビニルシクロヘキシルグリシジルエーテル、α−テルピニルグリシジルエーテル、シクロヘキセニルメチルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルフェニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、3,4−エポキシ−1−ブテン、3,4−エポキシ−1−ペンテン、4,5−エポキシ−2−ペンテン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカンジエン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5−シクロオクテン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ソルビン酸グリシジル、ケイ皮酸グリシジル、クロトン酸グリシジル、グリシジル−4−ヘキセノエートが用いられる。好ましくは、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルである。 In the compound of formula (3), R 5 is a substituent containing an ethylenically unsaturated group. Examples of the monomer component containing an ethylenically unsaturated group include allyl glycidyl ether, 4-vinylcyclohexyl glycidyl ether, α-terpinyl glycidyl ether, cyclohexenyl methyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, allyl phenyl glycidyl ether, vinyl Glycidyl ether, 3,4-epoxy-1-butene, 3,4-epoxy-1-pentene, 4,5-epoxy-2-pentene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecandiene, 3,4 -Epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5-cyclooctene, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl sorbate, glycidyl cinnamate, glycidyl crotonic acid, glycidyl-4-hexenoate Preferred are allyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, and glycidyl methacrylate.

本発明の共重合体は、(A):式(1)の単量体から誘導された繰り返し単位
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、nおよびRはR、R、Rの間で異なっていてもよい。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]及び
(B):式(2)の単量体から誘導された繰り返し単位、及び
及び必要なら
[式中、Rはエチレン性不飽和基を有する基である。]
から構成される。
The copolymer of the present invention comprises (A): a repeating unit derived from the monomer of formula (1)
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. And (B): a repeating unit derived from the monomer of formula (2), and
And if necessary
[Wherein, R 5 is a group having an ethylenically unsaturated group. ]
Consists of

ここで繰り返し単位(A)及び(C)は、それぞれ2種以上の異なるモノマーから誘導されるものであってもよい。   Here, the repeating units (A) and (C) may each be derived from two or more different monomers.

本発明のポリエーテル共重合体の合成は次のようにして行える。開環重合触媒として有機アルミニウムを主体とする触媒系、有機亜鉛を主体とする触媒系、有機錫−リン酸エステル縮合物触媒系などの配位アニオン開始剤、または対イオンにKを含むカリウムアルコキシド、ジフェニルメチルカリウム、水酸化カリウムなどのアニオン開始剤を用いて、各モノマーを溶媒の存在下又は不存在下、反応温度10〜120℃、撹拌下で反応させることによってポリエーテル共重合体が得られる。重合度、あるいは得られる共重合体の性質などの点から、配位アニオン開始剤が好ましく、なかでも有機錫−リン酸エステル縮合物触媒系が取り扱い易く特に好ましい。 The polyether copolymer of the present invention can be synthesized as follows. As a ring-opening polymerization catalyst, a catalyst system mainly composed of organic aluminum, a catalyst system mainly composed of organic zinc, a coordination anion initiator such as an organic tin-phosphate ester condensate catalyst system, or potassium containing K + as a counter ion By using an anionic initiator such as alkoxide, diphenylmethyl potassium, potassium hydroxide, and the like, each of the monomers is reacted in the presence or absence of a solvent at a reaction temperature of 10 to 120 ° C. with stirring to obtain a polyether copolymer. can get. From the viewpoint of the degree of polymerization or the properties of the resulting copolymer, a coordination anion initiator is preferred, and an organotin-phosphate ester condensate catalyst system is particularly preferred because of ease of handling.

本発明のポリエーテル共重合体においては、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)及び繰り返し単位(C)のモル比が、(A)0〜90モル%、(B)99〜10モル%、及び(C)0〜15モル%が好ましく、より好ましくは(A)0〜70モル%、(B)98〜30モル%、及び(C)0〜13モル%、更に好ましくは(A)0〜50モル%、(B)98〜50モル%、及び(C)0〜11モル%である。繰り返し単位(B)が99モル%を越えるとガラス転移温度の上昇とオキシエチレン鎖の結晶化を招き、結果的に電解質のイオン伝導性を著しく悪化させることとなる。一般にポリエチレンオキシドの結晶性を低下させることによりイオン伝導性が向上することは知られているが、本発明のポリエーテル共重合体はこの点において格段に優れている。   In the polyether copolymer of the present invention, the molar ratio of the repeating unit (A), the repeating unit (B) and the repeating unit (C) is (A) 0 to 90 mol%, (B) 99 to 10 mol%. And (C) 0-15 mol% is preferred, more preferably (A) 0-70 mol%, (B) 98-30 mol%, and (C) 0-13 mol%, more preferably (A). 0 to 50 mol%, (B) 98 to 50 mol%, and (C) 0 to 11 mol%. If the repeating unit (B) exceeds 99 mol%, the glass transition temperature rises and the oxyethylene chain crystallizes, resulting in a marked deterioration of the ionic conductivity of the electrolyte. In general, it is known that ion conductivity is improved by reducing the crystallinity of polyethylene oxide, but the polyether copolymer of the present invention is remarkably superior in this respect.

本発明のポリエーテル共重合体の分子量は、良好な加工性、機械的強度、柔軟性を得るために、重量平均分子量は好ましくは1万〜250万、より好ましくは5万〜200万、更に好ましくは10万〜180万の範囲内のものが適する。   The molecular weight of the polyether copolymer of the present invention is preferably 10,000 to 2,500,000, more preferably 50,000 to 2,000,000, in order to obtain good processability, mechanical strength and flexibility. Those within the range of 100,000 to 1.8 million are suitable.

本発明の架橋前のポリエーテル共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体等、何れの共重合タイプでも良い。ランダム共重合体がよりポリエチレンオキシドの結晶性を低下させる効果が大きいので好ましい。   The polyether copolymer before cross-linking of the present invention may be any copolymer type such as a block copolymer or a random copolymer. Random copolymers are preferred because they have a greater effect of reducing the crystallinity of polyethylene oxide.

本発明の電解質組成物は、上記のポリエーテル共重合体またはその架橋物に電解質塩化合物を含有する。架橋物に電解質塩化合物を含有させる電解質組成物は上記のポリエーテル共重合体の架橋物に対して電解質塩化合物を含浸させてもよく、ポリエーテル共重合体を架橋させる際に、ポリエーテル共重合体及び電解質塩化合物を含有させたものを架橋して得られるものであってもよい。
また、本発明の電解質組成物はポリエーテル共重合体及び電解質塩化合物に対して、更に非プロトン性有機溶媒を共存させて得られる高分子電解質ゲルの形態であってもよく、より好ましい。ゲルを強固にするために熱重合開始剤や光反応開始剤の存在または非存在下に熱をかけたり、紫外線などの活性エネルギー線を照射することによって架橋させてもよい。特別なセパレータを必要とせず、該ゲルがセパレータの役目を兼ねるという点からも架橋させることが好ましい。
The electrolyte composition of the present invention contains an electrolyte salt compound in the polyether copolymer or a cross-linked product thereof. The electrolyte composition containing the electrolyte salt compound in the cross-linked product may be impregnated with the electrolyte salt compound in the cross-linked product of the above-mentioned polyether copolymer, and when the polyether copolymer is cross-linked, It may be obtained by crosslinking a polymer and an electrolyte salt compound.
The electrolyte composition of the present invention may be in the form of a polymer electrolyte gel obtained by further coexisting an aprotic organic solvent with respect to the polyether copolymer and the electrolyte salt compound, and is more preferable. In order to strengthen the gel, the gel may be crosslinked by applying heat in the presence or absence of a thermal polymerization initiator or a photoinitiator, or by irradiating an active energy ray such as ultraviolet rays. It is preferable to crosslink from the point that a special separator is not required and the gel also serves as a separator.

本発明に用いることができる熱重合開始剤として、有機過酸化物系、アゾ化合物系等から選ばれるラジカル開始剤が挙げられる。
有機過酸化物系としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル等、通常架橋用途に使用されているものが用いられ、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。
Examples of the thermal polymerization initiator that can be used in the present invention include radical initiators selected from organic peroxides, azo compounds, and the like.
Examples of organic peroxides include ketone peroxides, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxyesters, and the like that are usually used for crosslinking. Bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di ( t-Butylperoxy) hexane, benzoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate and the like.

アゾ化合物系としてはアゾニトリル化合物、アゾアミド化合物、アゾアミジン化合物等、通常架橋用途に使用されているものが用いられ、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミジン)・二塩酸塩、2,2'−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2'−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2'−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2'−アゾビス[2−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等が挙げられる。
好ましくは有機過酸化物系の開始剤が用いられ、これらの化合物を2種類以上併用することも可能である。
As the azo compound system, those commonly used for crosslinking such as an azonitrile compound, an azoamide compound, an azoamidine compound, etc. are used. 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methyl) Butyronitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2-methyl-N-phenylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2 ′ -Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2'-azobis (2-methyl) Propane), 2,2′-azobis [2- (hydroxymethyl) propionitrile] and the like.
Preferably, an organic peroxide-based initiator is used, and two or more kinds of these compounds can be used in combination.

光による架橋に用いる活性エネルギー線は、紫外線、可視光線、電子線等を用いることができる。特に装置の価格、制御のしやすさから紫外線が好ましい。   As the active energy ray used for crosslinking by light, ultraviolet rays, visible rays, electron beams and the like can be used. In particular, ultraviolet rays are preferable because of the price of the apparatus and ease of control.

本発明に用いることができる光反応開始剤として、アルキルフェノン系、ベンゾフェノン系、アシルフォスフィンオキサイド系、チタノセン類、トリアジン類、ビスイミダゾール類、オキシムエステル類などが挙げられる。好ましくは、アルキルフェノン系、ベンゾフェノン系、アシルフォスフィンオキサイド系の光反応開始剤が用いられる。光反応開始剤として前述の化合物を2種類以上併用することも可能である。   Examples of the photoreaction initiator that can be used in the present invention include alkylphenone series, benzophenone series, acylphosphine oxide series, titanocenes, triazines, bisimidazoles, and oxime esters. Preferably, an alkylphenone-based, benzophenone-based, or acylphosphine oxide-based photoinitiator is used. Two or more kinds of the aforementioned compounds can be used in combination as a photoreaction initiator.

アルキルフェノン系光反応開始剤の具体例としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−[4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル]−2−メチル−プロパン−1−オンなどが挙げられる。2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンが好ましい。   Specific examples of the alkylphenone photoinitiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl. -Propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- [4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl] -2-methyl-propan-1-one and the like. 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl-ketone and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one are preferred.

ベンゾフェノン系光反応開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエートなどが挙げられる。ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。   Specific examples of the benzophenone photoinitiator include benzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, methyl-2-benzoylbenzoate, and the like. Can be mentioned. Benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, and 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone are preferred.

アシルフォスフィンオキサイド系光反応重合開始剤の具体例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドが好ましい。   Specific examples of the acylphosphine oxide photoreaction polymerization initiator include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, and the like. It is done. Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide is preferred.

架橋反応に用いられる熱重合開始剤の量はポリエーテル共重合体100重量部に対して0.01〜10重量部の範囲内が好ましく、更に好ましくは0.1〜4.0重量部である。
架橋反応に用いられる光反応開始剤の量はポリエーテル共重合体100重量部に対して0.01〜6.0重量部の範囲内が好ましく、更に好ましくは0.1〜4.0重量部である。
The amount of the thermal polymerization initiator used for the crosslinking reaction is preferably in the range of 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 4.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyether copolymer. .
The amount of the photoinitiator used for the crosslinking reaction is preferably in the range of 0.01 to 6.0 parts by weight, more preferably 0.1 to 4.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyether copolymer. It is.

本発明においては、架橋助剤を光反応開始剤と併用してもよい。架橋助剤は、通常、多官能性化合物(例えば、CH=CH−、CH=CH−CH−、CF=CF−を少なくとも2個含む化合物)である。架橋助剤の具体例は、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタールアミド、トリアリルホスフェート、ヘキサフルオロトリアリルイソシアヌレート、N−メチルテトラフルオロジアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどである。 In the present invention, a crosslinking aid may be used in combination with a photoreaction initiator. Crosslinking aid is usually polyfunctional compound - a (e.g., CH 2 = CH-, CH 2 = CH-CH 2, CF 2 = CF- at least two containing compound). Specific examples of the crosslinking aid include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triacryl formal, triallyl trimellitate, N, N′-m-phenylene bismaleimide, dipropargyl terephthalate, diallyl phthalate, tetraallyl terephthalate Amides, triallyl phosphate, hexafluorotriallyl isocyanurate, N-methyltetrafluorodiallyl isocyanurate, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate and the like.

架橋反応は、熱による場合は、室温から200℃ぐらいの温度設定で10分から24時間程度加熱することによって行なうことができる。紫外線による場合では、キセノンランプ、水銀ランプ、高圧水銀ランプおよびメタルハライドランプを用いることができ、例えば、電解質を波長365nm、光量1〜50mW/cmで0.1〜30分間照射することによって行うことができる。 In the case of using a heat, the crosslinking reaction can be carried out by heating at a temperature setting from room temperature to about 200 ° C. for about 10 minutes to 24 hours. In the case of using ultraviolet rays, a xenon lamp, a mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, and a metal halide lamp can be used, for example, by irradiating the electrolyte with a wavelength of 365 nm and a light amount of 1 to 50 mW / cm 2 for 0.1 to 30 minutes. Can do.

本発明において用いることができる電解質塩化合物は、ポリエーテル共重合体又は該共重合体の架橋体、および非プロトン性有機溶媒からなる混合物に相溶することが好ましい。ここで相溶とは電解質塩化合物が結晶化などして析出してこない状態を意味する。   The electrolyte salt compound that can be used in the present invention is preferably compatible with a mixture comprising a polyether copolymer or a crosslinked product of the copolymer and an aprotic organic solvent. Here, “compatible” means a state in which the electrolyte salt compound does not precipitate due to crystallization or the like.

本発明においては、以下に挙げる電解質塩化合物が好ましく用いられる。即ち、金属陽イオン、アンモニウムイオン、アミジニウムイオン、及びグアニジウムイオンから選ばれた陽イオンと、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラフルオロホウ素酸イオン、硝酸イオン、AsF 、PF 、ステアリルスルホン酸イオン、オクチルスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルナフタレンスルホン酸イオン、7,7,8,8−テトラシアノ−p−キノジメタンイオン、XSO 、[(XSO)(XSO)N]、[(XSO)(XSO)(XSO)C]、及び[(XSO)(XSO)YC]から選ばれた陰イオンとからなる化合物が挙げられる。但し、X、X、X、およびYは電子吸引基である。好ましくはX、X、及びXは各々独立して炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基又は炭素数が6〜18のパーフルオロアリール基であり、Yはニトロ基、ニトロソ基、カルボニル基、カルボキシル基又はシアノ基である。X、X及びXは各々同一であっても、異なっていてもよい。 In the present invention, the following electrolyte salt compounds are preferably used. That is, a cation selected from metal cation, ammonium ion, amidinium ion, and guanidinium ion, chloride ion, bromide ion, iodide ion, perchlorate ion, thiocyanate ion, tetrafluoroboric acid Ion, nitrate ion, AsF 6 , PF 6 , stearyl sulfonate ion, octyl sulfonate ion, dodecylbenzene sulfonate ion, naphthalene sulfonate ion, dodecyl naphthalene sulfonate ion, 7,7,8,8-tetracyano- p-quinodimethane ion, X 1 SO 3 , [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 ) N] , [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 ) (X 3 SO 2 ) C ] -, and [(X 1 SO 2) ( X 2 SO 2) YC] - composed of a selected anionic from compound And the like. However, X 1, X 2, X 3, and Y is an electron withdrawing group. Preferably, X 1 , X 2 and X 3 are each independently a C 1-6 perfluoroalkyl group or a C 6-18 perfluoroaryl group, Y is a nitro group, a nitroso group, A carbonyl group, a carboxyl group or a cyano group; X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different.

金属陽イオンとしては遷移金属の陽イオンを用いる事ができる。好ましくはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn及びAg金属から選ばれた金属の陽イオンが用いられる。又、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca及びBa金属から選ばれた金属の陽イオンを用いても好ましい結果が得られる。電解質塩化合物として前述の化合物を2種類以上併用することが可能である。
特に、リチウムイオンキャパシタにおいて電解質塩化合物としては、Li塩化合物が好適に用いられる。
As the metal cation, a cation of a transition metal can be used. Preferably, a metal cation selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Ag metal is used. In addition, preferable results can be obtained by using a metal cation selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, and Ba metals. Two or more of the aforementioned compounds can be used in combination as the electrolyte salt compound.
In particular, as an electrolyte salt compound in a lithium ion capacitor, a Li salt compound is preferably used.

Li塩化合物としては、リチウムイオンキャパシタに一般的に利用されているような、広い電位窓を有するLi塩化合物が用いられる。たとえば、LiBF、LiPF、LiClO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN[CFSC(CSO]などを挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、単独で用いても、2種類以上を混合して用いても良い。 As the Li salt compound, a Li salt compound having a wide potential window, which is generally used for lithium ion capacitors, is used. For example, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN [CF 3 SC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ] 2 etc. are mentioned, but it is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more.

また、電解質塩化合物として、常温溶融塩を用いることができる。常温溶融塩を電解質として用いる場合には常温溶融塩の常温で液状であるという該塩固有の物理的性質から、これのみの添加で非プロトン性有機溶媒をさらに添加した場合と同様の溶媒としての効果を併せて発揮させることができる。   Moreover, a normal temperature molten salt can be used as the electrolyte salt compound. When a room temperature molten salt is used as an electrolyte, from the physical property inherent to the salt being a liquid at room temperature, the addition of this alone as a solvent similar to the case where an aprotic organic solvent is further added. The effect can be exhibited together.

常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が120℃程度、場合によっては60℃程度であり、下限は−40℃程度、場合によっては−20℃程度である。   The room temperature molten salt refers to a salt that is at least partially in a liquid state at room temperature, and the room temperature refers to a temperature range in which the power supply is assumed to normally operate. The temperature range in which the power supply is assumed to normally operate has an upper limit of about 120 ° C. and in some cases about 60 ° C., and a lower limit of about −40 ° C. and in some cases about −20 ° C.

常温溶融塩はイオン性液体とも呼ばれており、ピリジン系、脂肪族アミン系、脂環族アミン系の4級アンモニウム有機物カチオンが知られている。4級アンモニウム有機物カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウム、トリアルキルイミダゾリウム、などのイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどが挙げられる。特に、イミダゾリウムカチオンが好ましい。   The room temperature molten salt is also called an ionic liquid, and pyridine, aliphatic amine and alicyclic amine quaternary ammonium organic cations are known. Examples of the quaternary ammonium organic cation include imidazolium ions such as dialkylimidazolium and trialkylimidazolium, tetraalkylammonium ions, alkylpyridinium ions, pyrazolium ions, pyrrolidinium ions, and piperidinium ions. In particular, an imidazolium cation is preferable.

イミダゾリウムカチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオンが例示される。ジアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられ、トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the imidazolium cation include dialkyl imidazolium ions and trialkyl imidazolium ions. Examples of the dialkylimidazolium ion include 1,3-dimethylimidazolium ion, 1-ethyl-3-methylimidazolium ion, 1-methyl-3-ethylimidazolium ion, 1-methyl-3-butylimidazolium ion, 1 -Butyl-3-methylimidazolium ion and the like. Examples of the trialkylimidazolium ion include 1,2,3-trimethylimidazolium ion, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium ion, 1,2- Examples thereof include, but are not limited to, dimethyl-3-propylimidazolium ion and 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium ion.

テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、トリメチルエチルアンモニウムイオン、ジメチルジエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the tetraalkylammonium ion include, but are not limited to, trimethylethylammonium ion, dimethyldiethylammonium ion, trimethylpropylammonium ion, trimethylhexylammonium ion, and tetrapentylammonium ion.

アルキルピリジウムイオンとしては、N−メチルピリジウムイオン、N−エチルピリジニウムイオン、N−プロピルピリジニウムイオン、N−ブチルピリジニウムイオン、1−エチル−2メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−4−メチルピリジニウムイオン、1−ブチル−2,4ジメチルピリジニウムイオンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Alkylpyridinium ions include N-methylpyridinium ion, N-ethylpyridinium ion, N-propylpyridinium ion, N-butylpyridinium ion, 1-ethyl-2methylpyridinium ion, 1-butyl-4-methylpyridinium ion 1-butyl-2,4 dimethylpyridinium ion and the like, but are not limited thereto.

なお、これらのカチオンを有する常温溶融塩は、単独で用いてもよく、または2種以上を混合して用いても良い。   In addition, the normal temperature molten salt which has these cations may be used independently, or may mix and use 2 or more types.

アニオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラフルオロホウ素酸イオン、硝酸イオン、AsF 、PF などの無機酸イオン、ステアリルスルホン酸イオン、オクチルスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルナフタレンスルホン酸イオン、7,7,8,8−テトラシアノ−p−キノジメタンイオンなどの有機酸イオンなどが例示される。 As anions, halide ions such as chloride ions, bromide ions and iodide ions, perchlorate ions, thiocyanate ions, tetrafluoroborate ions, nitrate ions, inorganic acid ions such as AsF 6 and PF 6 Organic acid ions such as stearyl sulfonate ion, octyl sulfonate ion, dodecylbenzene sulfonate ion, naphthalene sulfonate ion, dodecyl naphthalene sulfonate ion, 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane ion, etc. Is exemplified.

本発明において、電解質塩化合物の含有量は、0.1〜3.0mol/Lであること、特に、1.0〜2.0mol/Lであることが好ましい。電解質塩化合物の含有量が0.1mol/L未満であると、電解質の抵抗が大きく、大電流・低温放電特性が低下し、3.0mol/Lを超えると溶解性が悪く、結晶が析出したりする。   In the present invention, the content of the electrolyte salt compound is preferably 0.1 to 3.0 mol / L, and particularly preferably 1.0 to 2.0 mol / L. When the content of the electrolyte salt compound is less than 0.1 mol / L, the resistance of the electrolyte is large, and the large current / low temperature discharge characteristics are deteriorated. When it exceeds 3.0 mol / L, the solubility is poor and crystals are precipitated. Or

本発明において、ポリエーテル共重合体に対する電解質塩化合物の使用量は、ポリエーテル共重合体10重量部に対して、電解質塩1〜120重量部が好ましく、更に好ましくは3〜90重量部の範囲がよい。   In the present invention, the amount of the electrolyte salt compound used for the polyether copolymer is preferably 1 to 120 parts by weight, more preferably 3 to 90 parts by weight with respect to 10 parts by weight of the polyether copolymer. Is good.

本発明では非プロトン性有機溶媒またはイオン性液体(以下、「非プロトン性有機溶媒等」という。)を添加することができる。本発明の電解質組成物は、非プロトン性有機溶媒等と組み合わせることでゲル状となり易い。ここで、ゲルとは溶媒によって膨潤した流動性の無い軟体物を指す。   In the present invention, an aprotic organic solvent or an ionic liquid (hereinafter referred to as “aprotic organic solvent or the like”) can be added. The electrolyte composition of the present invention is easily gelled by combining with an aprotic organic solvent or the like. Here, the gel refers to a non-fluid soft body swollen by a solvent.

非プロトン性有機溶媒としては、非プロトン性のニトリル類、エーテル類及びエステル類が好ましい。具体的には、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、ビニルカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルモノグライム、メチルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルモノグライム、エチルジグライム、エチルトリグライム、エチルメチルモノグライム、ブチルジグライム、3−メチル−2−オキサゾリドン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4,4−メチル−1,3−ジオキソラン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等が挙げられ、中でも、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、ビニルカーボネート、エチレンカーボネート、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルトリグライム、エチルメチルモノグライムが好ましい。これらの2種以上の混合物を用いても良い。   As the aprotic organic solvent, aprotic nitriles, ethers and esters are preferable. Specifically, acetonitrile, propylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate, vinyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl monoglyme, methyl diglyme, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl Monoglyme, ethyldiglyme, ethyltriglyme, ethylmethylmonoglyme, butyldiglyme, 3-methyl-2-oxazolidone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4,4-methyl-1,3 -Dioxolane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, etc., among which propylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate, vinyl carbonate Bonate, ethylene carbonate, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl triglyme, and ethyl methyl monoglyme are preferred. A mixture of two or more of these may be used.

電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒等をポリエーテル共重合体に混合する方法に特に制限はないが、電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒を含む溶液にポリエーテル共重合体を長時間浸漬して含浸させる方法、電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒をポリエーテル共重合体へ機械的に混合させる方法、ポリエーテル共重合体および電解質塩化合物を非プロトン性有機溶媒に溶かして混合させる方法あるいはポリエーテル共重合体を一度他の溶媒に溶かした後、非プロトン性有機溶媒を混合させる方法などがある。他の溶媒を使用して製造する場合の他の溶媒としては各種の極性溶媒、例えばテトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が単独、或いは混合して用いられる。他の溶媒は、ポリエーテル共重合体を架橋する場合には、架橋前、架橋する間または架橋した後に除去できる。
本発明の趣旨に従い、セパレータを要しない程度の電解質組成物のゲルとしての不流動状態を維持するためには、該電解質組成物の粘度がその電池の使用環境において8Pa・S以上あればよい。
There is no particular limitation on the method of mixing the electrolyte salt compound and the necessary aprotic organic solvent into the polyether copolymer, but the polyether copolymer is added to the solution containing the electrolyte salt compound and the necessary aprotic organic solvent. A method of soaking for a long time, a method of mechanically mixing an electrolyte salt compound and a necessary aprotic organic solvent into a polyether copolymer, a polyether copolymer and an electrolyte salt compound as an aprotic organic solvent There is a method of dissolving and mixing, or a method of once dissolving the polyether copolymer in another solvent and then mixing an aprotic organic solvent. Other polar solvents such as tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. used alone or in combination are used as other solvents in the case of producing using other solvents. It is done. The other solvent can be removed before, during or after crosslinking when the polyether copolymer is crosslinked.
In order to maintain the non-flowing state of the electrolyte composition as a gel that does not require a separator in accordance with the spirit of the present invention, the viscosity of the electrolyte composition may be 8 Pa · S or more in the battery use environment.

(電極の製造方法)
本発明の電気化学キャパシタ用電極は、電極基板となる集電体に正極または負極の活物質、電解質層と良好なイオンの授受を行う導電助剤、正極または負極活物質を電極基板となる集電体に固定するためのバインダーを有することが好ましく、この活物質、導電助剤、バインダーからなる電気化学キャパシタ用電極組成物を電極基板となる集電体上に形成させることにより得られる。
具体的には、シート状に成形した電気化学キャパシタ用電極組成物を、集電体上に積層する方法(混練シート成形法);ペースト状の電気化学キャパシタ用電極組成物を集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法);電気化学キャパシタ用電極組成物の複合粒子を調製し、集電体上にシート成形、ロールプレスし得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。中でも、湿式成形法、乾式成形法が好ましく、湿式成形法がより好ましい。
(Method for manufacturing electrode)
The electrode for an electrochemical capacitor of the present invention comprises a current collector serving as an electrode substrate, a positive electrode or negative electrode active material, a conductive agent that exchanges good ions with the electrolyte layer, and a positive electrode or negative electrode active material serving as an electrode substrate. It is preferable to have a binder for fixing to the electric body, and it can be obtained by forming an electrode composition for an electrochemical capacitor comprising this active material, a conductive additive, and a binder on a current collector to be an electrode substrate.
Specifically, a method of laminating an electrode composition for an electrochemical capacitor formed into a sheet shape on a current collector (kneading sheet forming method); an electrode composition for an electrochemical capacitor in a paste shape on a current collector Examples include a method of applying and drying (wet molding method); a method of preparing composite particles of an electrode composition for an electrochemical capacitor, and sheet molding and roll pressing on a current collector (dry molding method). Among these, a wet molding method and a dry molding method are preferable, and a wet molding method is more preferable.

(集電体)
本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いる集電体の材料としては、例えば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。リチウムイオンキャパシタ用電極に用いる集電体としては導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
(Current collector)
As a material of the current collector used for the electrode for an electrochemical capacitor of the present invention, for example, metal, carbon, conductive polymer, etc. can be used, and metal is preferably used. As the current collector metal, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper, other alloys and the like are usually used. As the current collector used for the electrode for the lithium ion capacitor, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy from the viewpoint of conductivity and voltage resistance.

本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いる集電体の形状は、金属箔、金属エッヂド箔などの集電体;エキスパンドメタル、パンチングメタル、網状などの貫通する孔を有する集電体が挙げられるが、電解質イオンの拡散抵抗を低減しかつ電気化学キャパシタの出力密度を向上できる点で、貫通する孔を有する集電体が好ましく、その中でもさらに電極強度に優れる点で、エキスパンドメタルやパンチングメタルが特に好ましい。   Examples of the shape of the current collector used for the electrode for an electrochemical capacitor of the present invention include current collectors such as metal foil and metal edge foil; current collectors having through-holes such as expanded metal, punching metal, and mesh. A collector having a through-hole is preferable in that it can reduce the diffusion resistance of electrolyte ions and improve the output density of the electrochemical capacitor, and expanded metal and punching metal are particularly preferable in that it has excellent electrode strength. preferable.

本発明の電気化学キャパシタ用電極に好適に用いる貫通する孔を有する集電体の孔の割合は、10〜80面積%が好ましく、より好ましくは20〜60面積%、更に好ましくは30〜50面積%である。貫通する孔の割合がこの範囲にあると、電解液の拡散抵抗が低減し、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗が低減する。   10-80 area% is preferable, as for the ratio of the hole of the electrical power collector which has the hole penetrated suitably used for the electrode for electrochemical capacitors of this invention, More preferably, it is 20-60 area%, More preferably, it is 30-50 area %. When the ratio of the penetrating holes is within this range, the diffusion resistance of the electrolytic solution is reduced, and the internal resistance of the lithium ion capacitor is reduced.

本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いる集電体の厚みは、5〜100μmが好ましく、より好ましくは10〜70μm、特に好ましくは20〜50μmである。   The thickness of the current collector used for the electrochemical capacitor electrode of the present invention is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 70 μm, and particularly preferably 20 to 50 μm.

(活物質)
本発明の電気化学キャパシタ用電極の正極に用いる電極活物質としては、具体的には、通常、炭素の同素体が用いられ、電気二重層キャパシタで用いられる電極活物質が広く使用できる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン(PAS)、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。この中でも、活性炭が好ましい。活性炭は、具体的にはフェノール樹脂、レーヨン、アクリロニトリル樹脂、ピッチ、およびヤシ殻等を原料とする活性炭を挙げることができる。また、炭素の同素体を組み合わせて使用する場合は、平均粒径又は粒径分布の異なる二種類以上の炭素の同素体を組み合わせて使用してもよい。また、正極に用いる電極活物質として、上記物質の他に、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体(PAS)も好適に使用できる。
(Active material)
Specifically, as the electrode active material used for the positive electrode of the electrode for an electrochemical capacitor of the present invention, specifically, an allotrope of carbon is usually used, and electrode active materials used in electric double layer capacitors can be widely used. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene (PAS), carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used. Among these, activated carbon is preferable. Specific examples of the activated carbon include activated carbon made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, coconut shell, and the like. When carbon allotropes are used in combination, two or more types of carbon allotropes having different average particle diameters or particle size distributions may be used in combination. Moreover, as an electrode active material used for the positive electrode, in addition to the above materials, a polyacene-based skeleton structure which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer and has an atomic ratio of hydrogen atom / carbon atom of 0.50 to 0.05 A polyacene-based organic semiconductor (PAS) having the following can also be suitably used.

本発明の電気化学キャパシタ用電極の負極に用いる電極活物質としては、カチオンを可逆的に担持できる物質であればよい。具体的には、リチウムイオン二次電池の負極で用いられる電極活物質が広く使用できる。中でも、黒鉛、難黒鉛化炭素等の結晶性炭素材料、ハードカーボン、コークス等の炭素材料、上記正極の電極活物質としても記載したポリアセン系物質(PAS)が好ましい。これらの炭素材料及びPASは、フェノール樹脂等を炭化させ、必要に応じて賦活され、次いで粉砕したものが用いられる。   The electrode active material used for the negative electrode of the electrode for an electrochemical capacitor of the present invention may be any material that can reversibly carry cations. Specifically, electrode active materials used in the negative electrode of lithium ion secondary batteries can be widely used. Of these, crystalline carbon materials such as graphite and non-graphitizable carbon, carbon materials such as hard carbon and coke, and polyacene-based materials (PAS) described as the electrode active material of the positive electrode are preferable. These carbon materials and PAS are obtained by carbonizing a phenol resin or the like, activated as necessary, and then pulverized.

電気化学キャパシタ用電極組成物に用いる電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   The shape of the electrode active material used in the electrode composition for an electrochemical capacitor is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

電気化学キャパシタ用電極組成物に用いる電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは1〜20μmである。これらの電極活物質は、それぞれ単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。   The volume average particle diameter of the electrode active material used for the electrode composition for an electrochemical capacitor is usually 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 20 μm for both the positive electrode and the negative electrode. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

(導電助剤)
本発明の電気化学キャパシタ用電極組成物に用いる導電助剤は、導電性を有し、電気二重層を形成し得る細孔を有さない粒子状の炭素の同素体であり、具体的には、黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラック等の導電材が挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
(Conductive aid)
The conductive assistant used in the electrode composition for an electrochemical capacitor of the present invention is an allotrope of particulate carbon having conductivity and no pores capable of forming an electric double layer, specifically, Examples thereof include conductive materials such as conductive carbon black such as graphite, furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennaut Shap). Among these, acetylene black and furnace black are preferable.

本発明の電気化学キャパシタ用電極組成物に用いる導電助剤の体積平均粒子径は、電極活物質の体積平均粒子径よりも小さいものが好ましく、その範囲は通常0.001〜10μm、好ましくは0.005〜5μm、より好ましくは0.01〜1μmである。導電助剤の体積平均粒子径がこの範囲にあると、より少ない使用量で高い導電性が得られる。これらの導電助剤は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。導電助剤の量は、電極活物質100重量部に対して通常0.1〜50重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜15重量部、更に好ましくは1〜10重量部の範囲である。導電助剤の量がこの範囲にあると、得られる電気化学キャパシタ用電極を使用した電気化学キャパシタの容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The volume average particle diameter of the conductive additive used in the electrode composition for an electrochemical capacitor of the present invention is preferably smaller than the volume average particle diameter of the electrode active material, and the range is usually 0.001 to 10 μm, preferably 0. 0.005 to 5 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. When the volume average particle diameter of the conductive additive is within this range, high conductivity can be obtained with a smaller amount of use. These conductive assistants can be used alone or in combination of two or more. The amount of the conductive assistant is usually preferably 0.1 to 50 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight, and still more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. . When the amount of the conductive additive is within this range, the capacity of the electrochemical capacitor using the obtained electrochemical capacitor electrode can be increased and the internal resistance can be decreased.

(バインダー)
本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いるバインダーは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)を用いることができるが、これらに限定されない。
(binder)
For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, or styrene butadiene rubber (SBR) can be used as the binder used for the electrochemical capacitor electrode of the present invention. It is not limited.

また、式(1):
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、nおよびRはR、R、Rの間で異なっていてもよい。Rは炭素数1〜12のアルキル基、または置換基を有してもよいアリール基であり、nは0〜12の整数である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜90モル%、及び
式(2):
で示される単量体から誘導される繰り返し単位99〜10モル%、及び
式(3)
[式中、Rはエチレン性不飽和基を有する基である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜15モル%で示される単量体を、重合させて得られるポリエーテル共重合体またはその架橋物をバインダーとして用いることにより良好なイオンの移動を行なわせることができる。
Moreover, Formula (1):
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, and n is an integer of 0 to 12. And 0 to 90 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
99 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3)
[Wherein R 5 is a group having an ethylenically unsaturated group. By using a polyether copolymer obtained by polymerizing a monomer represented by 0 to 15 mol% of a repeating unit derived from the monomer represented by formula (1) or a crosslinked product thereof as a binder, It can be moved.

本発明の電気化学キャパシタ用電極用組成物に用いるバインダーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以下、さらに好ましくは−40〜0℃である。バインダーのガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、少量の使用量で結着性に優れ、電極強度が強く、柔軟性に富み、電極形成時のプレス工程により電極密度を容易に高めることができる。   The glass transition temperature (Tg) of the binder used in the electrode composition for an electrochemical capacitor of the present invention is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −40 to 0 ° C. When the glass transition temperature (Tg) of the binder is within this range, it is excellent in binding property with a small amount of use, strong in electrode strength, rich in flexibility, and easily increases the electrode density by a pressing process at the time of electrode formation. Can do.

本発明の電気化学キャパシタ用電極用組成物のバインダーの数平均粒子径は、格別な限定はないが、通常は0.0001〜100μm、好ましくは0.001〜10μm、より好ましくは0.01〜1μmの数平均粒子径を有するものである。バインダーの数平均粒子径がこの範囲であるときは、少量の使用でも優れた結着力を分極性電極に与えることができる。ここで、数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだバインダー粒子100個の径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒子径である。粒子の形状は球形、異形、どちらでもかまわない。これらのバインダーは単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。バインダーの量は、電極活物質100重量部に対して、通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。バインダーの量がこの範囲にあると、得られる電極組成物層と集電体との密着性が充分に確保でき、電気化学キャパシタの容量を高く且つ内部抵抗を低くすることができる。   The number average particle size of the binder in the electrode composition for an electrochemical capacitor of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.0001 to 100 μm, preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.01 to The number average particle diameter is 1 μm. When the number average particle diameter of the binder is within this range, an excellent binding force can be imparted to the polarizable electrode even when used in a small amount. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated as an arithmetic average value obtained by measuring the diameter of 100 binder particles randomly selected in a transmission electron micrograph. The shape of the particles can be either spherical or irregular. These binders can be used alone or in combination of two or more. The amount of the binder is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. When the amount of the binder is within this range, sufficient adhesion between the obtained electrode composition layer and the current collector can be ensured, the capacity of the electrochemical capacitor can be increased, and the internal resistance can be decreased.

なお、本発明において、正極・負極の作製に対しては、集電体シートに、上記正極・負極活物質、導電助剤、バインダーを溶媒に添加してスラリーとしたものを塗布し、これを乾燥した後、圧力0〜5ton/cm、特に0〜2ton/cmで圧着し、200℃以上、好ましくは250〜500℃、更に好ましくは250〜450℃で、0.5〜20時間、特に1〜10時間焼成したものを用いることが好ましい。 In the present invention, for the production of the positive electrode and the negative electrode, the current collector sheet was coated with a slurry prepared by adding the positive electrode / negative electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder to a solvent. After drying, pressure bonding is performed at a pressure of 0 to 5 ton / cm 2 , particularly 0 to 2 ton / cm 2 , 200 ° C. or higher, preferably 250 to 500 ° C., more preferably 250 to 450 ° C., for 0.5 to 20 hours. In particular, it is preferable to use one fired for 1 to 10 hours.

本発明の電気化学キャパシタにおいて、予め正極および/または負極にリチウムイオンを吸蔵させる、所謂ドーピングをさせてもよい。正極および/または負極へのドーピングの手段は特に限定されない。例えば、リチウムイオン供給源と正極又は負極との物理的な接触によるものでもよく、電気化学的にドーピングさせてもよい。   In the electrochemical capacitor of the present invention, so-called doping may be performed in which lithium ions are occluded in the positive electrode and / or the negative electrode in advance. The means for doping the positive electrode and / or the negative electrode is not particularly limited. For example, it may be due to physical contact between a lithium ion supply source and a positive electrode or a negative electrode, or may be electrochemically doped.

負極電極または正極電極の上に、電気化学キャパシタ用電極用組成物を塗布、必要な架橋を施した転写シート状の膜を転写させて電解質組成物層を形成した後、正極電極または負極電極を重ね合わせることによっても電気化学キャパシタが組み上げられる。   An electrode composition for an electrochemical capacitor is applied on the negative electrode or the positive electrode, and a transfer sheet-like film subjected to necessary crosslinking is transferred to form an electrolyte composition layer. Electrochemical capacitors can also be assembled by superimposing them.

また、電解質組成物に沸点の高い非プロトン性有機溶媒や常温溶融塩を含有させることにより、ゲル状にしたものを負極電極と正極電極の間に含浸または注入することによっても電気化学キャパシタが組み立てられる。   An electrochemical capacitor can also be assembled by impregnating or injecting a gelled material between a negative electrode and a positive electrode by incorporating an aprotic organic solvent having a high boiling point or a room temperature molten salt into the electrolyte composition. It is done.

本発明の電気化学キャパシタの製造方法の一例としては、
(A)式(1):
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、nおよびRはR、R、Rの間で異なっていてもよい。Rは炭素数1〜12のアルキル基、または置換基を有してもよいアリール基であり、nは0〜12の整数である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜90モル%、及び
式(2):
で示される単量体から誘導される繰り返し単位99〜10モル%、及び
式(3)
[式中、Rはエチレン性不飽和基を有する基である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜15モル%で示される単量体を、重合させて得られるポリエーテル共重合体を得る工程と、
(B)前記ポリエーテル共重合体、光反応開始剤または熱重合開始剤および電解質塩化合物が含まれる組成物を、負極材料および正極材料の間に注入する工程と、
(C)前記注入された組成物を架橋する工程と、
を含む製造方法が例示される。
As an example of the manufacturing method of the electrochemical capacitor of the present invention,
(A) Formula (1):
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, and n is an integer of 0 to 12. And 0 to 90 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
99 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3)
[Wherein R 5 is a group having an ethylenically unsaturated group. A step of obtaining a polyether copolymer obtained by polymerizing a monomer represented by 0 to 15 mol% of a repeating unit derived from the monomer represented by
(B) injecting a composition containing the polyether copolymer, photoreaction initiator or thermal polymerization initiator, and electrolyte salt compound between the negative electrode material and the positive electrode material;
(C) crosslinking the injected composition;
The manufacturing method containing is illustrated.

重合工程(A)においては、上記式(1)、式(2)及び式(3)で示される単量体を重合させてポリエーテル共重合体を得る。開環重合触媒として有機アルミニウムを主体とする触媒系、有機亜鉛を主体とする触媒系、有機錫−リン酸エステル縮合物触媒系などの配位アニオン開始剤、または対イオンにKを含むカリウムアルコキシド、ジフェニルメチルカリウム、水酸化カリウムなどのアニオン開始剤を用いて、各モノマーを溶媒の存在下又は不存在下、反応温度10〜120℃、撹拌下で反応させることによってポリエーテル共重合体が得られる。重合度、あるいは得られる共重合体の性質などの点から、配位アニオン開始剤が好ましく、なかでも有機錫−リン酸エステル縮合物触媒系が取り扱い易く特に好ましい。 In the polymerization step (A), the monomers represented by the above formula (1), formula (2) and formula (3) are polymerized to obtain a polyether copolymer. As a ring-opening polymerization catalyst, a catalyst system mainly composed of organic aluminum, a catalyst system mainly composed of organic zinc, a coordination anion initiator such as an organic tin-phosphate ester condensate catalyst system, or potassium containing K + as a counter ion By using an anionic initiator such as alkoxide, diphenylmethyl potassium, potassium hydroxide, and the like, each of the monomers is reacted in the presence or absence of a solvent at a reaction temperature of 10 to 120 ° C. with stirring to obtain a polyether copolymer. can get. From the viewpoint of the degree of polymerization or the properties of the resulting copolymer, a coordination anion initiator is preferred, and an organotin-phosphate ester condensate catalyst system is particularly preferred because of ease of handling.

塗布工程(B)においては、ポリエーテル共重合体、光反応開始剤および電解質塩化合物を混合して、電解質組成物を得て、該電解質組成物を負極材料および正極材料の間に注入する。
塗布工程(B)では、負極材料または正極材料の一方における1つの表面に電解質組成物を塗布してもよく、また、負極材料または正極材料の両方の表面に電解質成物を塗布してもよい。
In the coating step (B), a polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound are mixed to obtain an electrolyte composition, and the electrolyte composition is injected between the negative electrode material and the positive electrode material.
In the coating step (B), the electrolyte composition may be applied to one surface of either the negative electrode material or the positive electrode material, or the electrolyte composition may be applied to both surfaces of the negative electrode material or the positive electrode material. .

架橋工程(C)において、注入した電解質組成物を架橋させて、該電解質組成物の架橋体層を電極材料の上に形成させる。架橋は、非プロトン性有機溶媒の存在下または不存在下に、活性エネルギー線を照射することによって行える。活性エネルギー線の具体例は、紫外線、可視光線、赤外線、X線、ガンマー線、レーザー光線等の電磁波、アルファー線、ベータ線、電子線等の粒子線である。   In the crosslinking step (C), the injected electrolyte composition is crosslinked to form a crosslinked body layer of the electrolyte composition on the electrode material. Crosslinking can be performed by irradiating active energy rays in the presence or absence of an aprotic organic solvent. Specific examples of the active energy rays are electromagnetic waves such as ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, gamma rays and laser rays, and particle rays such as alpha rays, beta rays and electron rays.

架橋工程(C)により電解質組成物の架橋体を形成した後に、負極材料/電解質組成物/正極材料の構成の電気化学キャパシタを得る。   After forming a crosslinked body of the electrolyte composition by the crosslinking step (C), an electrochemical capacitor having a structure of negative electrode material / electrolyte composition / positive electrode material is obtained.

本発明において、電解質組成物フィルムを電極材料に適用することによって電気化学キャパシタを製造しても良い。電解質組成物フィルムは、電解質組成物を製造し、該電解質組成物を例えば剥離シートに塗布し、剥離シート上で架橋させ、剥離シートから剥離することによって製造することができる。   In the present invention, an electrochemical capacitor may be produced by applying an electrolyte composition film to an electrode material. The electrolyte composition film can be produced by producing an electrolyte composition, applying the electrolyte composition to, for example, a release sheet, crosslinking on the release sheet, and peeling from the release sheet.

実施例
本発明を実施するための具体的な形態を以下に実施例を挙げて説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、負極材料と、非水電解質と、正極材料とからなる電気化学キャパシタにおいて、キャパシタの容量、維持率を比較するために以下の実験を行った。
EXAMPLES Specific modes for carrying out the present invention will be described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.
In this example, the following experiment was conducted in order to compare the capacity and the retention rate of an electrochemical capacitor composed of a negative electrode material, a non-aqueous electrolyte, and a positive electrode material.

[合成例(ポリエーテル共重合用触媒の製造)]
撹拌機、温度計及び蒸留装置を備えた3つ口フラスコにトリブチル錫クロライド10g及びトリブチルホスフェート35gを入れ、窒素気流下に撹拌しながら250℃で20分間加熱して留出物を留去させ残留物として固体状の縮合物質を得た。以下の重合例で重合触媒として用いた。
[Synthesis Example (Production of Polyether Copolymer Catalyst)]
In a three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and distillation apparatus, 10 g of tributyltin chloride and 35 g of tributyl phosphate are added and heated at 250 ° C. for 20 minutes with stirring under a nitrogen stream to distill off the distillate. As a product, a solid condensate was obtained. It used as a polymerization catalyst in the following polymerization examples.

ポリエーテル共重合体のモノマー換算組成はH NMRスペクトルにより求めた。
ポリエーテル共重合体の分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、標準ポリスチレン換算により重量平均分子量を算出した。GPC測定は(株)島津製作所製RID−6A、昭和電工(株)製ショウデックスKD−807、KD−806、KD−806MおよびKD−803カラム、および溶媒にDMFを用いて60℃で行った。
The monomer equivalent composition of the polyether copolymer was determined by 1 H NMR spectrum.
For measuring the molecular weight of the polyether copolymer, gel permeation chromatography (GPC) measurement was performed, and the weight average molecular weight was calculated in terms of standard polystyrene. GPC measurement was performed at 60 ° C. using RID-6A manufactured by Shimadzu Corporation, Showdex KD-807, KD-806, KD-806M and KD-803 columns manufactured by Showa Denko KK, and DMF as a solvent. .

[重合例1]
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに重合触媒として触媒の合成例で示した縮合物質1gと水分10ppm以下に調整したグリシジルエーテル化合物(a):
158g、アリルグリシジルエーテル22g、及び溶媒としてn−ヘキサン1000gを仕込み、化合物(a)の重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、エチレンオキシド125gを逐次添加した。このときの重合温度は20℃とし、10時間反応を行った。重合反応はメタノールを1mL加え反応を停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下40℃で24時間、更に減圧下45℃で10時間乾燥してポリマー280gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量およびモノマー換算組成分析結果を表1に示す。
[Polymerization Example 1]
The inside of a glass four-necked flask having an internal volume of 3 L was purged with nitrogen, and 1 g of the condensate shown in the synthesis example of the catalyst as a polymerization catalyst and a glycidyl ether compound (a) adjusted to a water content of 10 ppm or less:
158 g, allyl glycidyl ether 22 g, and n-hexane 1000 g as a solvent were charged, and 125 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of the compound (a) by gas chromatography. The polymerization temperature at this time was 20 ° C., and the reaction was carried out for 10 hours. The polymerization reaction was stopped by adding 1 mL of methanol. After taking out the polymer by decantation, it was dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further under reduced pressure at 45 ° C. for 10 hours to obtain 280 g of polymer. Table 1 shows the weight average molecular weight and monomer conversion composition analysis results of the obtained polyether copolymer.

[重合例2]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)65g、アリルグリシジルエーテル30g、エチレンオキシド205gで仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 2]
The same operation as in Polymerization Example 1 was performed except that 65 g of glycidyl ether compound (a), 30 g of allyl glycidyl ether, and 205 g of ethylene oxide were used for polymerization.

[重合例3]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)171g、アリルグリシジルエーテル21g、エチレンオキシド108g、及びn−ブタノール0.02gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 3]
The same operation as in Polymerization Example 1 was carried out except that 171 g of glycidyl ether compound (a), 21 g of allyl glycidyl ether, 108 g of ethylene oxide, and 0.02 g of n-butanol were polymerized.

[重合例4]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)167g、エチレンオキシド140gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 4]
The same operation as in Polymerization Example 1 was performed except that 167 g of glycidyl ether compound (a) and 140 g of ethylene oxide were charged and polymerized.

[重合例5]
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質2gと水分10ppm以下に調整したメタクリル酸グリシジル50g及び溶媒としてn−ヘキサン1000g及び連鎖移動剤としてエチレングリコールモノメチルエーテル0.06gを仕込み、エチレンオキシド195gはメタクリル酸グリシジルの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下40℃で24時間、更に減圧下45℃で10時間乾燥してポリマー223gを得た。
[Polymerization Example 5]
The inside of a glass 4-necked flask having an internal volume of 3 L was purged with nitrogen, and 2 g of the condensate shown in the catalyst production example as a catalyst, 50 g of glycidyl methacrylate adjusted to a water content of 10 ppm or less, and 1000 g of n-hexane as a solvent, As a chain transfer agent, 0.06 g of ethylene glycol monomethyl ether was charged, and 195 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of glycidyl methacrylate by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. The polymer was taken out by decantation and then dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further at 45 ° C. for 10 hours under reduced pressure to obtain 223 g of polymer.

[重合例6]
重合例5の仕込みにおいてアリルグリシジルエーテル30g、エチレンオキシド100g、及びn−ブタノール0.02gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行い、ポリマー125gを得た。
[Polymerization Example 6]
The same procedure as in Polymerization Example 5 was carried out except that 30 g of allyl glycidyl ether, 100 g of ethylene oxide, and 0.02 g of n-butanol were polymerized to obtain 125 g of polymer.

[重合例7]
重合例5の仕込みにおいてメタクリル酸グリシジル30g、エチレンオキシド260g、及びエチレングリコールモノメチルエーテル0.08g、を仕込んで重合した以外は同様の操作を行い、ポリマー252gを得た。
[Polymerization Example 7]
The same operation as in Polymerization Example 5 was carried out except that 30 g of glycidyl methacrylate, 260 g of ethylene oxide, and 0.08 g of ethylene glycol monomethyl ether were polymerized to obtain 252 g of polymer.

[実施例1] 負極/電解質組成物1/正極で構成されたキャパシタの作製
<負極の作製1>
負極活物質として、体積平均粒子径が4μmであるグラファイト100重量部、分子量3万のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液((株)ダイセル化学工業製)を固形分相当で2重量部、導電助剤としてアセチレンブラック5重量部、数平均粒子径が0.15μmのSBRバインダーの40%水分散体を固形分相当で3重量部、およびイオン交換水を全固形分濃度が35%となるように混合、分散させて負極用の電極塗布液を調整した。
[Example 1] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 1 / positive electrode <Production of negative electrode 1>
As a negative electrode active material, 100 parts by weight of graphite having a volume average particle diameter of 4 μm, 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose having a molecular weight of 30,000 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 2 parts by weight corresponding to the solid content, conductive As an auxiliary, 5 parts by weight of acetylene black, 3 parts by weight of a 40% aqueous dispersion of an SBR binder having a number average particle size of 0.15 μm corresponding to the solid content, and 35% of the total solid content concentration of ion-exchanged water The electrode coating solution for the negative electrode was prepared by mixing and dispersing in the above.

この負極用の電極塗布液を厚さ18μmの銅箔の上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは、約50μmであった。セルの組み立て前に、真空中で120℃、5時間乾燥した。   The electrode coating solution for the negative electrode was applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm by a doctor blade method, temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm. Before assembling the cell, it was dried in vacuum at 120 ° C. for 5 hours.

<負極へのリチウムのドーピング>
上記のようにして得られた負極に、以下のようにしてリチウムをドーピングさせた。負極と、リチウム金属箔を、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)で挟んでビーカーセルにセットし、所定量のリチウムイオンを約10時間かけて負極に吸蔵させた。リチウムのドープ量は、上記負極容量の約75%とした。
<Lithium doping to the negative electrode>
The negative electrode obtained as described above was doped with lithium as follows. The negative electrode and lithium metal foil were sandwiched between separators (polypropylene nonwoven fabric) and set in a beaker cell, and a predetermined amount of lithium ions was occluded in the negative electrode over about 10 hours. The amount of lithium doped was about 75% of the negative electrode capacity.

<正極の作製1>
正極活物質には、フェノール樹脂を原料とするアルカリ賦活活性炭である体積平均粒子径が8μmの活性炭粉末を用いた。この正極活物質100重量部に対して、分散剤として分子量3万のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液((株)ダイセル化学工業製)を固形分相当で2重量部、導電助剤としてアセチレンブラックを5重量部、バインダーとして数平均粒子径が0.15μmのSBRバインダーの40%水分散体を固形分相当で3重量部、およびイオン交換水を全固形分濃度が30%となるように分散機を用いて混合、分散させて正極用の電極塗布液を調整した。
<Preparation of positive electrode 1>
As the positive electrode active material, activated carbon powder having a volume average particle diameter of 8 μm, which is an alkali activated activated carbon made of phenol resin as a raw material, was used. Based on 100 parts by weight of the positive electrode active material, a 1.5% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose having a molecular weight of 30,000 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a dispersant is 2 parts by weight corresponding to the solid content, and acetylene is used as a conductive assistant. 5 parts by weight of black, 3% by weight of a 40% aqueous dispersion of SBR binder having a number average particle size of 0.15 μm as a binder, and a total solid content of ion exchange water of 30% An electrode coating solution for the positive electrode was prepared by mixing and dispersing using a disperser.

この正極用の電極塗布液を厚さ30μmのアルミ箔穴あき集電体上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは約50μmであった。   This electrode coating solution for the positive electrode was applied onto a 30 μm-thick aluminum foil perforated current collector by the doctor blade method, temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm.

<電解質組成物1の作製>
重合例1で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物1を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 1>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 1, 1 part by weight of trimethylolpropane trimethacrylate, and 0.1 part by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate were mixed with 1-ethyl-3-methylimidazo. Electrolyte composition 1 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of a solution prepared by dissolving lithium borofluoride in a concentration of 1 mol / L in lithium tetrafluoroborate.

<キャパシタセルの組み立て>
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物1を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The electrolyte composition 1 was injected between the negative electrode and the positive electrode for a lithium ion capacitor. Thereafter, the mixture was reacted at 90 ° C. for 7 hours for crosslinking to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例2] 負極/電解質組成物2/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 2] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 2 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物2の作製>
重合例2で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物2を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 2>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 2, 1 part by weight of trimethylolpropane trimethacrylate, and 0.1 part by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate were added to 1-ethyl-3-methylimidazo. Electrolyte composition 2 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of a solution in which lithium borofluoride was dissolved in 1 mol / L of lithium = tetrafluoroborate.

<キャパシタセルの組み立て>
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物2を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The electrolyte composition 2 was injected between the negative electrode and the positive electrode for a lithium ion capacitor. Thereafter, the mixture was reacted at 90 ° C. for 7 hours for crosslinking to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例3] 負極/電解質組成物3/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 3] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 3 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物3の作製>
重合例3で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物3を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 3>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 3, 1 part by weight of trimethylolpropane trimethacrylate, 0.1 part by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate was added to 1-ethyl-3-methylimidazo. Electrolyte composition 3 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of a solution in which lithium borofluoride was dissolved in 1 mol / L in lithium = tetrafluoroborate.

<キャパシタセルの組み立て>
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物3を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The electrolyte composition 3 was injected between the negative electrode and the positive electrode for a lithium ion capacitor. Thereafter, the mixture was reacted at 90 ° C. for 7 hours for crosslinking to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例4] 負極/電解質組成物4/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 4] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 4 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物4の作製>
重合例4で得られた共重合体を10重量部、光反応開始剤ベンゾフェノン0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物4を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 4>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 4, 0.1 part by weight of the photoinitiator benzophenone in 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and lithium borofluoride at a concentration of 1 mol / L. Electrolyte composition 4 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of the dissolved solution.

<電解質組成物層の形成>
実施例1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物4をドクターブレードで塗布し、厚さ50μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
<Formation of electrolyte composition layer>
On the positive electrode sheet obtained in Example 1, the electrolyte composition 4 was applied with a doctor blade to form an electrolyte composition layer having a thickness of 50 μm. Then, after drying, in a state where the electrolyte surface is covered with a laminate film, crosslinking is performed by irradiating with a high pressure mercury lamp (30 mW / cm 2 ) manufactured by GS Yuasa Co., Ltd. for 30 seconds, and the electrolyte composition is formed on the positive electrode sheet. A positive electrode / electrolyte sheet in which the layers were integrated was prepared.

<キャパシタセルの組み立て>
前記正極/電解質シートと負極をアルゴンガスで置換されたグローブボックス内において貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The positive electrode / electrolyte sheet and the negative electrode were bonded together in a glove box substituted with argon gas, and the whole was covered with a laminate film to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例5] 負極/電解質組成物5/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 5] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 5 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物5の作製>
重合例5で得られた共重合体を10重量部、光反応開始剤ベンゾフェノン0.05重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物5を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 5>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 5, 0.05 part by weight of photoinitiator benzophenone in 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and lithium borofluoride at a concentration of 1 mol / L Electrolyte composition 5 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of the dissolved solution.

<電解質組成物層の形成>
実施例1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物5をドクターブレードで塗布し、厚さ50μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
<Formation of electrolyte composition layer>
On the positive electrode sheet obtained in Example 1, the electrolyte composition 5 was applied with a doctor blade to form an electrolyte composition layer having a thickness of 50 μm. Then, after drying, in a state where the electrolyte surface is covered with a laminate film, crosslinking is performed by irradiating with a high pressure mercury lamp (30 mW / cm 2 ) manufactured by GS Yuasa Co., Ltd. for 30 seconds, and the electrolyte composition is formed on the positive electrode sheet. A positive electrode / electrolyte sheet in which the layers were integrated was prepared.

<キャパシタセルの組み立て>
前記正極/電解質シートと負極をアルゴンガスで置換されたグローブボックス内において貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The positive electrode / electrolyte sheet and the negative electrode were bonded together in a glove box substituted with argon gas, and the whole was covered with a laminate film to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例6] 負極/電解質組成物6/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 6] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 6 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物6の作製>
重合例6で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物6を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 6>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 6, 1 part by weight of trimethylolpropane trimethacrylate, 0.1 part by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate was added to 1-ethyl-3-methylimidazo. Electrolyte composition 6 was prepared by dissolving 90 parts by weight of a solution in which lithium borofluoride was dissolved in a concentration of 1 mol / L in lithium = tetrafluoroborate.

<電解質組成物層の形成>
実施例1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物6をドクターブレードで塗布し、厚さ50μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、90℃で7時間反応させて架橋させ、正極/電解質シートを作製した。
<Formation of electrolyte composition layer>
On the positive electrode sheet obtained in Example 1, the electrolyte composition 6 was applied with a doctor blade to form an electrolyte composition layer having a thickness of 50 μm. Then, after drying, in a state where the electrolyte surface was covered with a laminate film, the mixture was reacted and crosslinked at 90 ° C. for 7 hours to prepare a positive electrode / electrolyte sheet.

<キャパシタセルの組み立て>
前記正極/電解質シートと負極をアルゴンガスで置換されたグローブボックス内において貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The positive electrode / electrolyte sheet and the negative electrode were bonded together in a glove box substituted with argon gas, and the whole was covered with a laminate film to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[実施例7] 負極/電解質組成物7/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
[Example 7] Production of capacitor composed of negative electrode / electrolyte composition 7 / positive electrode Production of a negative electrode and a positive electrode was carried out in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物7の作製>
重合例7で得られた共重合体を10重量部、光反応開始剤ベンゾフェノン0.05重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム=テトラフルオロボレートにホウフッ化リチウムを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物7を作製した。
<Preparation of electrolyte composition 7>
10 parts by weight of the copolymer obtained in Polymerization Example 7, 0.05 part by weight of the photoinitiator benzophenone in 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and lithium borofluoride at a concentration of 1 mol / L Electrolyte composition 7 was prepared by dissolving in 90 parts by weight of the dissolved solution.

<電解質組成物層の形成>
実施例1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物7をドクターブレードで塗布し、厚さ50μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
<Formation of electrolyte composition layer>
On the positive electrode sheet obtained in Example 1, the electrolyte composition 7 was applied with a doctor blade to form an electrolyte composition layer having a thickness of 50 μm. Then, after drying, in a state where the electrolyte surface is covered with a laminate film, crosslinking is performed by irradiating with a high pressure mercury lamp (30 mW / cm 2 ) manufactured by GS Yuasa Co., Ltd. for 30 seconds, and the electrolyte composition is formed on the positive electrode sheet. A positive electrode / electrolyte sheet in which the layers were integrated was prepared.

<キャパシタセルの組み立て>
前記正極/電解質シートと負極をアルゴンガスで置換されたグローブボックス内において貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
The positive electrode / electrolyte sheet and the negative electrode were bonded together in a glove box substituted with argon gas, and the whole was covered with a laminate film to produce a laminated cell-shaped lithium ion capacitor. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[比較例1] 負極/電解質溶液8/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
Comparative Example 1 Production of Capacitor Constructed of Negative Electrode / Electrolyte Solution 8 / Positive Electrode The negative electrode and the positive electrode were produced in the same manner as in Example 1.

<電解質溶液8の作製>
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの体積比4:6の混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1mol/Lの濃度となるように溶解させて電解質溶液8を調製した。
<Preparation of electrolyte solution 8>
Electrolyte solution 8 was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 4: 6 so as to have a concentration of 1 mol / L.

<キャパシタセルの組み立て>
実施例1で得られた正極と負極の間に、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、これに電解質溶液8を含浸させ、ラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
A separator (polypropylene nonwoven fabric) was inserted between the positive electrode and the negative electrode obtained in Example 1, impregnated with the electrolyte solution 8, and sealed in a storage case made of a laminate film. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

[比較例2] 負極/電解質組成物9/正極で構成されたキャパシタの作製
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
Comparative Example 2 Production of Capacitor Constructed of Negative Electrode / Electrolyte Composition 9 / Positive Electrode The negative electrode and the positive electrode were produced in the same manner as in Example 1.

<電解質組成物9の作製>
アセトニトリル(250重量部)中に重合例1で得られたポリエーテル共重合体を50重量部、プロピレンカーボネート15重量部、ホウフッ化リチウム7重量部、架橋剤としてベンゾイルオキサイド0.75重量部を混合した。
<Preparation of electrolyte composition 9>
50 parts by weight of the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 1 in acetonitrile (250 parts by weight), 15 parts by weight of propylene carbonate, 7 parts by weight of lithium borofluoride, and 0.75 part by weight of benzoyl oxide as a crosslinking agent did.

<電解質組成物層の形成>
実施例1で得られた正極シート上に上記の電解質組成物9を塗布した。その後アセトニトリルを揮発させ、100℃で3時間、溶媒を除きながら架橋を行い、正極シート上に架橋した電解質組成物9のシートを得た。得られた複合体シートは40℃において24時間真空乾燥を行なった。複合体シートにおいて正極活性炭層/電解質組成物9の層の厚さは100μmであり、正極活性炭層と電解質組成物層の重量比は、50/50であった。
<Formation of electrolyte composition layer>
The electrolyte composition 9 was applied on the positive electrode sheet obtained in Example 1. Thereafter, acetonitrile was volatilized, and crosslinking was performed at 100 ° C. for 3 hours while removing the solvent to obtain a sheet of the electrolyte composition 9 crosslinked on the positive electrode sheet. The obtained composite sheet was vacuum-dried at 40 ° C. for 24 hours. In the composite sheet, the thickness of the positive electrode activated carbon layer / electrolyte composition 9 layer was 100 μm, and the weight ratio of the positive electrode activated carbon layer to the electrolyte composition layer was 50/50.

<キャパシタセルの組み立て>
このようにして得た正極/電解質組成物9の複合体シートと負極シートの間に、電解質組成物9を含浸して架橋させた多孔性ポリプロピレンよりなるセパレータ(厚さ:100μm)(電解質組成物9と多孔性ポリプロピレンの重量比:50/50)を挟んで、これらを圧着した。このシートをラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
<Assembly of capacitor cell>
Separator (thickness: 100 μm) made of porous polypropylene impregnated with the electrolyte composition 9 and crosslinked between the composite sheet of the positive electrode / electrolyte composition 9 and the negative electrode sheet thus obtained (electrolyte composition) 9 and the weight ratio of porous polypropylene: 50/50), and these were pressure-bonded. This sheet was sealed in a storage case made of a laminate film. The completed cell was left as it was for about 1 day until measurement.

<キャパシタセルの電気化学的評価>
上記のラミネートセルについて、電気化学的評価を行った。
<Electrochemical evaluation of capacitor cell>
The laminate cell was subjected to electrochemical evaluation.

放電容量は、所定の電流で4.0Vまで定電流充電し、充電時と同じ電流で2.0Vまで定電流放電したときの5サイクル目の放電容量とした。充放電電流は、セル容量を1時間で放電できる電流を基準(1C)として、1C及び100Cとした。表2には、1Cの充放電電流で測定した5サイクル目の放電容量を、「放電容量」として示した。また、「1Cに対する100Cの時の放電容量維持率」を、以下の式により算出し、その値を表2に示した。   The discharge capacity was the discharge capacity at the fifth cycle when a constant current was charged to 4.0 V at a predetermined current and a constant current was discharged to 2.0 V at the same current as the charge. The charge / discharge current was set to 1C and 100C with a current (1C) that can discharge the cell capacity in one hour as a reference (1C). In Table 2, the discharge capacity at the fifth cycle measured with a charge / discharge current of 1 C is shown as “discharge capacity”. Further, “discharge capacity maintenance ratio at 100 C relative to 1 C” was calculated by the following formula, and the value is shown in Table 2.

1Cに対する100Cの時の放電容量維持率(%)=(100Cの時の5サイクル目の放電容量)÷(1Cの時の5サイクル目の放電容量)×100
また、10Cで充放電サイクル試験を行った。充放電サイクル試験は、10Cで4.0Vまで定電流で充電し、10Cで2.0Vまで定電流で放電し、これを1サイクルとして、10000サイクルの充放電を行った。初期の放電容量に対する10000サイクル後の放電容量を、容量維持率として、表2に示した。
Discharge capacity maintenance ratio (%) at 100 C with respect to 1 C = (discharge capacity at the fifth cycle at 100 C) ÷ (discharge capacity at the fifth cycle at 1 C) × 100
Further, a charge / discharge cycle test was conducted at 10C. In the charge / discharge cycle test, 10C was charged at a constant current up to 4.0V, 10C was discharged at a constant current up to 2.0V, and this was taken as one cycle, and 10,000 cycles were charged / discharged. The discharge capacity after 10,000 cycles with respect to the initial discharge capacity is shown in Table 2 as the capacity retention rate.

なお、測定はいずれも25℃で行った。   All measurements were performed at 25 ° C.

表2において、実施例1〜7においては、放電容量が高く、100Cの時の放電容量維持率が高くなっており、また、10000サイクル後の容量維持率も高くなっている。これは、セパレータを入れなくても安定的な特性が得られるためと考えられる。   In Table 2, in Examples 1 to 7, the discharge capacity is high, the discharge capacity maintenance rate at 100 C is high, and the capacity maintenance rate after 10,000 cycles is also high. This is presumably because stable characteristics can be obtained without a separator.

本発明の電気化学キャパシタは、高容量でかつ充放電特性に優れ、安全性、信頼性に優れているため、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータの小型用途から定置型、車載用の大型キャパシタとしても使用できる。   The electrochemical capacitor of the present invention has a high capacity and excellent charge / discharge characteristics, and is excellent in safety and reliability. Therefore, the electrochemical capacitor can be used as a small capacitor for a mobile phone or a notebook personal computer, as a large capacitor for stationary type or in-vehicle use. Can be used.

Claims (7)

少なくとも負極と、
式(1):
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、nおよびRはR、R、Rの間で異なっていてもよい。Rは炭素数1〜12のアルキル基、または置換基を有してもよいアリール基であり、nは0〜12の整数である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜70モル%、及び
式(2):
で示される単量体から誘導される繰り返し単位97〜10モル%、及び
メタクリル酸グリシジルから誘導される繰り返し単位3〜15モル%を含む、ポリエーテル共重合体またはその架橋物並びに電解質塩化合物が含まれ、架橋助剤を含有しない電解質組成物、そして正極とを備え、セパレーターを用いないことを特徴とする電気化学キャパシタ。
At least a negative electrode,
Formula (1):
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, and n is an integer of 0 to 12. And 0 to 70 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
A polyether copolymer or a cross-linked product thereof and an electrolyte salt compound containing 97 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (1) and 3 to 15 mol% of repeating units derived from glycidyl methacrylate An electrochemical capacitor comprising: an electrolyte composition that does not contain a crosslinking aid , and a positive electrode; and no separator is used.
電解質組成物が非プロトン性有機溶媒または常温溶融塩を含有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学キャパシタ。   The electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the electrolyte composition contains an aprotic organic solvent or a room temperature molten salt. 負極が負極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該負極活物質がグラファイトまたは活性炭であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学キャパシタ。   The electrochemical capacitor according to claim 1 or 2, wherein the negative electrode has a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder, and the negative electrode active material is graphite or activated carbon. 該負極に対し、リチウムをドーピングしたことを特徴とする請求項3記載の電気化学キャパシタ。   The electrochemical capacitor according to claim 3, wherein the negative electrode is doped with lithium. 正極が正極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該正極活物質が活性炭であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。   The electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 4, wherein the positive electrode has a mixture of a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder, and the positive electrode active material is activated carbon. ポリエーテル共重合体の重量平均分子量は10万〜180万であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。   The electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the polyether copolymer has a weight average molecular weight of 100,000 to 1.8 million. 電解質組成物に光反応開始剤が含まれることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。 The electrochemical capacitor according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrolyte composition contains a photoreaction initiator.
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