JP6067631B2 - フッ化物イオン電池用電解液およびフッ化物イオン電池 - Google Patents
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Description
本発明のフッ化物イオン電池用電解液は、フッ化物塩と、2つのOH基の間に1または2のエーテル結合が配置されたジオール化合物とを含有することを特徴とする。
以下、本発明のフッ化物イオン電池用電解液について、構成ごとに説明する。
本発明におけるジオール化合物は、2つのOH基の間に1または2のエーテル結合が配置された化合物である。ジオール化合物は、フッ化物塩を溶解させる溶媒として用いることが好ましい。
本発明におけるフッ化物塩は、活物質と反応するフッ化物イオンを生じさせるものであれば特に限定されるものではなく、有機フッ化物塩であっても良く、無機フッ化物塩であっても良い。また、フッ化物塩は、イオン液体であっても良い。
本発明においては、図1に示すように、一つのフッ化物イオン(F−)を包囲するように、エーテル結合含有ジオールを配置することが好ましい。電解液に含まれるフッ化物イオンに対するジオール化合物のモル比は、例えば、0.5より大きいことが好ましく、1以上であることがより好ましく、1.5以上であることがさらに好ましく、2以上であることが特に好ましい。一方、上記モル比は、例えば5000以下であることが好ましい。また、上記モル比は、電解液に含まれるフッ化物イオンおよびジオール化合物の濃度から算出することができる。これらの濃度は、例えば、19F−NMR、1H−NMRから求めることができる。
図3は、本発明のフッ化物イオン電池の一例を示す概略断面図である。図3に示されるフッ化物イオン電池10は、正極活物質層1と、負極活物質層2と、正極活物質層1および負極活物質層2の間に形成された電解質層3と、正極活物質層1の集電を行う正極集電体4と、負極活物質層2の集電を行う負極集電体5と、これらの部材を収納する電池ケース6とを有する。また、電解質層3は、上記「A.フッ化物イオン電池用電解液」を含有する。
以下、本発明のフッ化物イオン電池について、構成ごとに説明する。
本発明における電解質層は、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成される層である。本発明においては、電解質層が、上述したフッ化物イオン電池用電解液を含有する。電解質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるものであり、特に限定されるものではない。
本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、正極活物質の他に、導電化材および結着材の少なくとも一方をさらに含有していても良い。
本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極活物質層は、負極活物質の他に、導電化材および結着材の少なくとも一方をさらに含有していても良い。
本発明のフッ化物イオン電池は、上述した負極活物質層、正極活物質層および電解質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および、負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。集電体の形状としては、例えば、箔状、メッシュ状、多孔質状等を挙げることができる。また、本発明のフッ化物イオン電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に、セパレータを有していても良い。より安全性の高い電池を得ることができるからである。
本発明のフッ化物イオン電池は、上述した正極活物質層、負極活物質層および電解質層を有するものであれば特に限定されるものではない。また、本発明のフッ化物イオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。また、本発明のフッ化物イオン電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。
テトラメチルアンモニウムフルオライド(TMAF、フッ化物塩、アルドリッチ社製)と、トリエチレングリコール(ジオール化合物、アルドリッチ社製)とを、フッ化物塩:ジオール化合物=1:100のモル比で秤量混合した。その後、フッ素樹脂製の密封容器内にて、30℃、48時間の条件で撹拌し、評価用電解液を得た。
ジオール化合物としてジエチレングリコール(アルドリッチ社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、評価用電解液を得た。
ジオール化合物としてエチレングリコール(アルドリッチ社製)を用い、撹拌条件を25℃、72時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、評価用電解液を得た。
ジオール化合物として1,3−プロパンジオール(アルドリッチ社製)を用い、撹拌条件を25℃、72時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、評価用電解液を得た。
ジオール化合物の代わりに、ジエチレングリコールジメチルエーテル(キシダ化学社製)を用い、撹拌条件を30℃、72時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、評価用電解液を作製した。しかしながら、TMAFは溶解しなかった。
ジオール化合物の代わりに、トリエチレングリコールジメチルエーテル(キシダ化学社製)を用い、撹拌条件を30℃、72時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、評価用電解液を作製した。しかしながら、TMAFは溶解しなかった。なお、図4に、実施例1、2および比較例1〜4で用いた化合物の化学式を示す。
(サイクリックボルタンメトリ測定)
実施例1、2および比較例1、2で得られた評価用電解液に対して、CV測定を行った。具体的には、Ar雰囲気下グローブボックス内で、ディップ式3電極セルを用いて評価した。作用極にはCu板を、対極には、PTFE、アセチレンブラック(AB)、フッ化カーボンの合材電極を用いた。なお、合材電極は、PTFE:AB:フッ化カーボン=1:2:7の重量比で含有する電極である。また、基準極は、バイコールガラスを用いて評価用電解液と隔離した。なお、基準極には、硝酸銀およびテトラブチルアンモニウムパークロレートがそれぞれ濃度0.1Mで溶解したアセトニトリル溶液にAg線を浸漬させたものを用いた。また、測定は、室温、掃引速度1mV/sの条件で実施した。
2 … 負極活物質層
3 … 電解質層
4 … 正極集電体
5 … 負極集電体
6 … 電池ケース
10 … フッ化物イオン電池
Claims (3)
- フッ化物塩と、2つのOH基の間に1または2のエーテル結合が配置されたジオール化合物とを含有し、
前記ジオール化合物は、炭素数が3以上、16以下の飽和化合物であり、OH基よりもプロトン供与性の高い官能基を有しないことを特徴とするフッ化物イオン電池用電解液。 - フッ化物イオンに対する前記ジオール化合物のモル比が0.5より大きいことを特徴とする請求項1に記載のフッ化物イオン電池用電解液。
- 正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有するフッ化物イオン電池であって、
前記電解質層が、請求項1または請求項2に記載のフッ化物イオン電池用電解液を含有することを特徴とするフッ化物イオン電池。
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