JPH08321439A - 電解液およびそれを用いた電気化学素子 - Google Patents
電解液およびそれを用いた電気化学素子Info
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Abstract
オンの電荷移動による充電/放電機構を有する電池、エ
レクトロクロミック表示素子などに使用でき、かつ電導
度が高く、電気化学的な変質時にも樹脂やゴム、金属を
劣化させたり、腐食させたりすることなく、熱的にも安
定性の高い電解液およびそれを用いた電気化学素子を提
供することを目的とする。 【構成】 (化1)で示されるイミダゾール化合物を陽
イオン成分とする塩を電解質とした電解液およびそれを
用いた電気化学素子である。 【化1】 (式中、R1,R3は、炭素数1〜3のアルキル基、フェ
ニル基、ベンジル基の群より選ばれる基であり、R2は
水素、炭素数1〜3のアルキル基、フェニル基、ベンジ
ル基の群より選ばれる基である。R1,R2,R3の2つ
以上が同じ基でも良いし、すべてが異なる基でも良い。
R4は炭素数1〜3のアルキル基または水素であり、炭
素数1〜3のアルキル基の場合、R4はR1,R2,R3の
いずれかと同じアルキル基でも良い。)
Description
二重層コンデンサ、イオンの電荷移動による充電/放電
機構を有する電池、エレクトロクロミック表示素子など
に使用する電解液およびそれを用いた電気化学素子に関
するものである。
は、芳香族カルボン酸(フタル酸等)の第4級アンモニ
ウム塩を電解質としたもの(特開昭62−145715
号)、マレイン酸の第4級アンモニウム塩を電解質とし
たもの(特開昭62−145713号)、脂肪族飽和モ
ノカルボン酸(蟻酸等)の第4級アンモニウム塩を電解
質としたもの(特開昭62−226614号)、脂肪族
飽和ジカルボン酸(マロン酸等)の第4級アンモニウム
塩を電解質としたもの(特開昭62−248217号)
などが知られている。
酸の第4級アンモニウム塩を電解質としたものは電導度
が不十分であり、またマレイン酸、蟻酸、マロン酸等の
第4級アンモニウム塩を電解質としたものは高温での安
定性が不十分であった。
質とした電解液は、第4級アンモニウムの電気化学的な
変質により、コンデンサを構成する材料である樹脂やゴ
ム、金属を劣化させたり、腐食させる等の不具合があっ
た。
で、電導度が高く、電気化学的な変質時にも樹脂やゴ
ム、金属を劣化させたり、腐食させたりすることなく、
熱的にも安定性の高い電解液およびそれを用いた電気化
学素子を提供することを目的とするものである。
に本発明の電解液は、(化3)で示されるイミダゾール
化合物を陽イオン成分とする塩を電解質としたもので、
さらに本発明の電気化学素子は前記電解液を用いるよう
にしたものである。
キル基、フェニル基、ベンジル基の群より選ばれる基で
あり、R2は水素、炭素数1〜3のアルキル基、フェニ
ル基、ベンジル基の群より選ばれる基である。R1,
R2,R3の2つ以上が同じ基でも良いし、すべてが異な
る基でも良い。R4は炭素数1〜3のアルキル基または
水素であり、炭素数1〜3のアルキル基の場合、R4は
R1,R2,R3のいずれかと同じアルキル基でも良
い。)
塩と異なり、本発明のイミダゾール化合物を陽イオン成
分とする塩は非局在化したN−C−Nのアミジン基が4
級化されているため、陽イオンが共鳴安定化してイオン
解離が促進され、高い電導度が得られる。
キル基を導入することにより、イミダゾール環の熱的な
安定性が向上することになるため、ガス発生も少ない。
水酸化物イオンが生じた場合にも、水酸化物イオンとN
−C−Nのアミジン基との反応、分解開環により速やか
に電解生成物が消失するため、コンデンサを構成する材
料である樹脂やゴム、金属を劣化させたり、腐食させる
ことはなくなる。
ダゾール化合物を陽イオン成分とする塩を電解質とした
電解液である。
キル基、フェニル基、ベンジル基の群より選ばれる基で
あり、R2は水素、炭素数1〜3のアルキル基、フェニ
ル基、ベンジル基の群より選ばれる基である。R1,
R2,R3の2つ以上が同じ基でも良いし、すべてが異な
る基でも良い。R4は炭素数1〜3のアルキル基または
水素であり、炭素数1〜3のアルキル基の場合、R4は
R1,R2,R3のいずれかと同じアルキル基でも良
い。) 本発明の電解液に用いるイミダゾール化合物の陽イオン
の例としては、1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,
3−ジエチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチル
イミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダ
ゾリウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリウ
ム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウム、
1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,
4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−
2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−
ベンジルイミダゾリウム、1−ベンジル−2,3−ジメ
チル−イミダゾリウムなどが挙げられる。
1,3−トリメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリ
メチルイミダゾリウムである。
ポリカルボン酸(2〜4価):脂肪族ポリカルボン酸
[飽和ポリカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリ
ン酸、アゼライン酸、セバチン酸、1,6−デカンジカ
ルボン酸、5,6−デカンジカルボン酸:不飽和ポリカ
ルボン酸、例えばマレイン酸、フマル酸、イコタン
酸];芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸、イソフ
タル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット
酸;脂環式ポリカルボン酸、例えばテトロヒドロフタル
酸(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸等)、ヘキ
サヒドロフタル酸;これらのポリカルボン酸のアルキル
(炭素数1〜3)もしくはニトロ置換体、例えばシトコ
ラン酸、ジメチルマレイン酸、ニトロフタル酸(3−ニ
トロフタル酸、4−ニトロフタル酸);および硫黄含有
ポリカルボン酸、例えばチオプロピオン酸;モノカルボ
ン酸;脂肪族モノカルボン酸(炭素数1〜30)[飽和
モノカルボン酸、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプ
リル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ス
テアリン酸、ベヘン酸:不飽和モノカルボン酸、例えば
アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸];芳香族モノ
カルボン酸、例えば安息香酸、o−ニトロ安息香酸、p
−ニトロ安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸;オキシカル
ボン酸、例えばサリチル酸、マンデル酸、レゾルシル酸 無機酸;リン酸、ホウ酸、ホウフッ酸、4フッ化ホウ
酸、過塩素酸、6フッ化リン酸、6フッ化アンチモン
酸、6フッ化ヒ素酸、などが例として挙げられる。
く熱的にも安定な、マレイン酸、フタル酸、アジピン
酸、安息香酸である。
トラアルキルイミダゾリウムとの割合は、電解液のpH
にして、通常4〜11、好ましくは6〜9である。この
範囲外では、電解液の火花電圧が低下する。
は、アルコール類[1価アルコール(ブチルアルコー
ル、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール、アミ
ノアルコールなど);2価アルコール(エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ヘキシレングリコール、フェニルグリコールなど);3
価アルコール(グリセリン、3−メチルペンタン−1,
3,5−トリオールなど);ヘキシトールなど]、エー
テル類[モノエーテル(エチレングリコールモノメチル
エーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、
ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレング
リコールモノフェニルエーテルなど);ジエーテル(エ
チレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコー
ルジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなど)
など]、アミド類[ホルムアミド類(N−メチルホルム
アミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエ
チルホルムアミドなど);アセトアミド類(N−メチル
アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−エ
チルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドな
ど);プロピオンアミド類(N,N−ジメチルプロピオ
ンアミドなど);ヘキサメチルホスホリルアミドな
ど]、オキサゾリジノン類(1,3−ジメチル−2−イ
ミダゾリジノン、3−メチルオキサゾリジン−2−オン
など)、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンお
よびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
く熱的にも安定な、エチレングリコール、1,3−ジメ
チル−2−イミダゾリジノン、3−メチルオキサゾリジ
ン−2−オン、γ−ブチロラクトン単独およびこれらの
群より選ばれる2種以上との混合溶媒である。そしてこ
の中でも特に好ましいのは、γ−ブチロラクトン単独、
またはγ−ブチロラクトンとエチレングリコールとの混
合溶媒であり、そのときのγ−ブチロラクトンの含有量
は、溶媒の重量に基づいて50〜100%が好ましい。
なお、γ−ブチロラクトンの含有量が50%未満では電
導度が著しく低下するものである。
させることもできる。その含有量は電解液の重量に基づ
いて通常10%未満である。水の含有量が10%以上で
はガス発生が大きくなり、電解コンデンサの特性を著し
く劣化させる。
添加剤を混合しても良い。添加剤としては、リン系化合
物[リン酸、リン酸エステルなど]、ホウ酸系化合物
[ホウ酸、ホウ酸と多糖類(マンニット、ソルビット、
など)との錯化合物、ホウ酸と多価アルコール(エチレ
ングリコール、グリセリン、など)]との錯化合物、ニ
トロ化合物[p−ニトロ安息香酸、p−ニトロフェノー
ル、など]が挙げられる。
は、電解液の重量に基づいて通常1〜70重量%、好ま
しくは5〜40重量%である。この範囲外では電導度が
著しく低下する。
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以
下、部はすべて重量部を示す。
来例1〜2の電解液組成と30℃で測定した電導度とこ
れらの電解液に熱処理(105℃、500時間)を施し
た後、30℃で測定した電導度を示したものである。
例1〜3の電解液は、従来例1の電解液と比較して電導
度が高い。また、本発明の実施例1〜3の電解液は、従
来例2の電解液と比較して電導度の熱的な安定性も高
い。
1〜2の電解液を使用して巻き取り形のアルミ電解コン
デンサ(定格電圧35V−静電容量2200μF、サイ
ズ;φ16mm×L35mm)を作成した。アルミ引き
出しリードには両極共に陽極酸化処理を施し、封口ゴム
には硫黄加硫のブチルゴムを使用した。このアルミ電解
コンデンサに逆電圧−2.0Vを印加して、125℃の
恒温槽中で劣化させ、封口部の外観を経時的に観察し
た。その結果を(表2)に示す。
施例1〜3の電解液は、1000時間経過した時点でも
封口ゴムの劣化による液漏れ等の異常は観察されなかっ
た。
導度を示し、かつその熱的な安定性にも優れ、また電気
化学的な変質時においても、樹脂やゴム、金属を劣化さ
せたり、腐食させる等の不具合もないもので、この本発
明の電解液を電解コンデンサに使用した場合は、低損失
で、かつ高温でも電気的特性の安定した、長寿命で信頼
性の高い電解コンデンサを得ることができる。
ンサ、イオンの電荷移動による充電/放電機構を有する
電池、エレクトロクロミック表示素子などに使用した場
合は、電解液と接触する樹脂やゴム、金属を劣化させた
り、腐食させる等の不具合もないため、信頼性の高い電
気化学素子を構成できるものである。
Claims (7)
- 【請求項1】 (化1)で示されるイミダゾール化合物
を陽イオン成分とする塩を電解質とした電解液。 【化1】 (式中、R1,R3は、炭素数1〜3のアルキル基、フェ
ニル基、ベンジル基の群より選ばれる基であり、R2は
水素、炭素数1〜3のアルキル基、フェニル基、ベンジ
ル基の群より選ばれる基である。R1,R2,R3の2つ
以上が同じ基でも良いし、すべてが異なる基でも良い。
R4は炭素数1〜3のアルキル基または水素であり、炭
素数1〜3のアルキル基の場合、R4はR1,R2,R3の
いずれかと同じアルキル基でも良い。) - 【請求項2】 イミダゾール化合物が1,3−ジメチル
イミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、
1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1,2,3,
4−テトラメチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−
2−エチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−エ
チルイミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾ
リウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウ
ム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、
1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、1−
ベンジル−2,3−ジメチル−イミダゾリウムから選ば
れる1種以上である請求項1記載の電解液。 - 【請求項3】 イミダゾール化合物を陽イオン成分とす
る塩を構成する酸がカルボン酸、リン酸、モノまたはジ
アルキルリン酸エステル、無機酸からなる群から選ばれ
る1種以上である請求項1または2記載の電解液。 - 【請求項4】 イミダゾール化合物を陽イオン成分とす
る塩を構成する酸がフタル酸および/またはマレイン酸
である請求項1〜3のいずれかに記載の電解液。 - 【請求項5】 溶媒としてγ−ブチロラクトンおよび/
またはエチレングリコールを含有する請求項1〜4のい
ずれかに記載の電解液。 - 【請求項6】 (化2)で示されるイミダゾール化合物
を陽イオン成分とする塩を電解質とした電解液を用いて
なる電気化学素子。 【化2】 (式中、R1,R3は、炭素数1〜3のアルキル基、フェ
ニル基、ベンジル基の群より選ばれる基であり、R2は
水素、炭素数1〜3のアルキル基、フェニル基、ベンジ
ル基の群より選ばれる基である。R1,R2,R3の2つ
以上が同じ基でも良いし、すべてが異なる基でも良い。
R4は炭素数1〜3のアルキル基または水素であり、炭
素数1〜3のアルキル基の場合、R4はR1,R2,R3の
いずれかと同じアルキル基でも良い。) - 【請求項7】 電気化学素子が電解コンデンサである請
求項6記載の電気化学素子。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12784095A JP3751048B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
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JP12784095A JP3751048B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
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JP2003037841A Division JP3786926B2 (ja) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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- 1995-05-26 JP JP12784095A patent/JP3751048B2/ja not_active Expired - Lifetime
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