JPH1055717A - 溶融塩材料 - Google Patents
溶融塩材料Info
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- JPH1055717A JPH1055717A JP8211347A JP21134796A JPH1055717A JP H1055717 A JPH1055717 A JP H1055717A JP 8211347 A JP8211347 A JP 8211347A JP 21134796 A JP21134796 A JP 21134796A JP H1055717 A JPH1055717 A JP H1055717A
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Abstract
(57)【要約】（選択図なし）
【課題】 電池、電気二重層キャパシタ、その他電気化
学的デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼
性、及び安全性に優れた溶融塩材料を提供する。 【解決手段】 リチウム塩と化式１で示されるピリジニ
ウム系化合物とからなる溶融塩材料。 【化１】
学的デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼
性、及び安全性に優れた溶融塩材料を提供する。 【解決手段】 リチウム塩と化式１で示されるピリジニ
ウム系化合物とからなる溶融塩材料。 【化１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池、電気二重層
キャパシタ、その他の電気化学的デバイスの材料として
用いられる電解質材料に関するものである。
キャパシタ、その他の電気化学的デバイスの材料として
用いられる電解質材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近のマイクロエレクトロニクロス化
は、各種電子機器のメモリーバックアップ用電源に代表
されるように、顕著になっている。即ち、電池の電子機
器内への収納、エレクトロニクス素子と回路との一体化
などに伴って、電池の小型化、軽量化が要望されてお
り、更には高エネルギー密度を有する電池が要望されて
いる。更に、カムコーダー、携帯用通信機器、ラップト
ップコンピューター等の各種小型電子機器の小型化、軽
量化に伴い、それらの駆動用電源としての高エネルギー
密度の二次電池の要求が高まっており、それらの研究、
開発が盛んに行われている。
は、各種電子機器のメモリーバックアップ用電源に代表
されるように、顕著になっている。即ち、電池の電子機
器内への収納、エレクトロニクス素子と回路との一体化
などに伴って、電池の小型化、軽量化が要望されてお
り、更には高エネルギー密度を有する電池が要望されて
いる。更に、カムコーダー、携帯用通信機器、ラップト
ップコンピューター等の各種小型電子機器の小型化、軽
量化に伴い、それらの駆動用電源としての高エネルギー
密度の二次電池の要求が高まっており、それらの研究、
開発が盛んに行われている。
【０００３】ところで、従来、電気化学反応を利用した
電池、電気二重層キャパシタ、エレクトロルミネッセン
ス素子等の電気化学デバイスの電解質としては、一般的
に、液体電解質、特に非水（有機）電解液にイオン性電
解質塩を溶解させたものが用いられていた。しかし、従
来の液体状態の電解質は、電極物質の溶出、溶媒の揮
発、また引火性などの安全性の問題を抱えていた。
電池、電気二重層キャパシタ、エレクトロルミネッセン
ス素子等の電気化学デバイスの電解質としては、一般的
に、液体電解質、特に非水（有機）電解液にイオン性電
解質塩を溶解させたものが用いられていた。しかし、従
来の液体状態の電解質は、電極物質の溶出、溶媒の揮
発、また引火性などの安全性の問題を抱えていた。
【０００４】そこで、上記問題を解決するため、具体的
には長期信頼性などを向上させるために多くの検討が行
われている。
には長期信頼性などを向上させるために多くの検討が行
われている。
【０００５】その一つとして、荷電した原子または原子
集団からなるイオン性物質である溶融塩について研究が
行われている。特に、室温域で液体状態である室温溶融
塩は、その取扱い易さや優れたイオン伝導性を有するこ
とから、開発が望まれている。そして、電気化学的デバ
イスの電解質として溶融塩を用いた場合の一番の長所と
しては、高いイオン伝導性、また、溶媒を含まない故引
火性がない等の高い安全性が挙げられる。
集団からなるイオン性物質である溶融塩について研究が
行われている。特に、室温域で液体状態である室温溶融
塩は、その取扱い易さや優れたイオン伝導性を有するこ
とから、開発が望まれている。そして、電気化学的デバ
イスの電解質として溶融塩を用いた場合の一番の長所と
しては、高いイオン伝導性、また、溶媒を含まない故引
火性がない等の高い安全性が挙げられる。
【０００６】例えば、ブチルピリジニウムクロライドと
塩化アルミニウムとの溶融塩が常温以下の室温溶融塩と
なることは知られており、更に、特開平３−２２５７７
５号公報においては、この溶融塩を電池に応用すること
が開示されている。しかしながら、上記溶融塩は、電気
化学的な安定性（電位窓が狭い）や激しい化学的な性質
（強酸性あるいは強塩基性）等により取扱いが非常に難
しい。
塩化アルミニウムとの溶融塩が常温以下の室温溶融塩と
なることは知られており、更に、特開平３−２２５７７
５号公報においては、この溶融塩を電池に応用すること
が開示されている。しかしながら、上記溶融塩は、電気
化学的な安定性（電位窓が狭い）や激しい化学的な性質
（強酸性あるいは強塩基性）等により取扱いが非常に難
しい。
【０００７】また、非水電解液系で広く研究されている
リチウム系についても、ＬｉＣｌ−ＮＨ4Ｃｌ−ＬｉＮ
Ｏ3−ＮＨ4ＮＯ3系、ＬｉＦ−ＬｉＯＨ系、ＬｉＣｌＯ4
−ＮＨ4ＣｌＯ4系等が報告されているが、共晶点が室温
域よりかなり高く、イオン導電率さえ測定されていな
い。最近になって、ＬｉＩ−ＬｉＯＡｃ−ＬｉＣｌＯ4
系も報告されたが、未だイオン導電性が低く、検討の余
地が多分に残されている。
リチウム系についても、ＬｉＣｌ−ＮＨ4Ｃｌ−ＬｉＮ
Ｏ3−ＮＨ4ＮＯ3系、ＬｉＦ−ＬｉＯＨ系、ＬｉＣｌＯ4
−ＮＨ4ＣｌＯ4系等が報告されているが、共晶点が室温
域よりかなり高く、イオン導電率さえ測定されていな
い。最近になって、ＬｉＩ−ＬｉＯＡｃ−ＬｉＣｌＯ4
系も報告されたが、未だイオン導電性が低く、検討の余
地が多分に残されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題点を解決するために提案されたものであり、電
池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的デバイス
の電解質として、高性能であり、長期信頼性、及び安全
性に優れた溶融塩材料を提供することを目的とするもの
である。
な問題点を解決するために提案されたものであり、電
池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的デバイス
の電解質として、高性能であり、長期信頼性、及び安全
性に優れた溶融塩材料を提供することを目的とするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融塩材料
は、リチウム塩とピリジニウム系化合物とからなること
を特徴とする。
は、リチウム塩とピリジニウム系化合物とからなること
を特徴とする。
【００１０】この溶融塩材料は、イオン性物質のみから
なり、室温あるいはそれより若干高い温度域では液体あ
るいは粘弾性体であり、多くのキャリヤーイオン及び高
いイオン移動度が実現した系であるため、高いイオン導
電性を発現するものである。このように、この溶融塩材
料は、イオン伝導機構が従来の溶液系電解質と根本的に
異なり、電池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学
的デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼
性、安全性に優れる。
なり、室温あるいはそれより若干高い温度域では液体あ
るいは粘弾性体であり、多くのキャリヤーイオン及び高
いイオン移動度が実現した系であるため、高いイオン導
電性を発現するものである。このように、この溶融塩材
料は、イオン伝導機構が従来の溶液系電解質と根本的に
異なり、電池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学
的デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼
性、安全性に優れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る溶融塩材料に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
【００１２】本発明に係る溶融塩材料は、リチウム塩と
イオン解離性の基を有するピリジニウム系化合物からな
り、均一な非晶質（アモルファス）な混合状態を実現す
る溶融塩であることを特徴とする。
イオン解離性の基を有するピリジニウム系化合物からな
り、均一な非晶質（アモルファス）な混合状態を実現す
る溶融塩であることを特徴とする。
【００１３】上記リチウム塩としては、リチウムのハロ
ゲン化物、リチウムと過塩素酸との塩、リチウムとハロ
ゲンを含む化合物との塩、リチウムとイミド系との塩、
硫酸リチウム塩、硝酸リチウム塩、リン酸リチウム塩等
の多くの汎用電解質塩が挙げられる。例えば、ＬｉＢＦ
4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳＣ
Ｎ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＣＦ3ＣＯＯＬｉ、
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮＯ3、ＬｉＳＯ4、ＣＨ3
ＣＯＯＬｉ等がある。
ゲン化物、リチウムと過塩素酸との塩、リチウムとハロ
ゲンを含む化合物との塩、リチウムとイミド系との塩、
硫酸リチウム塩、硝酸リチウム塩、リン酸リチウム塩等
の多くの汎用電解質塩が挙げられる。例えば、ＬｉＢＦ
4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳＣ
Ｎ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＣＦ3ＣＯＯＬｉ、
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮＯ3、ＬｉＳＯ4、ＣＨ3
ＣＯＯＬｉ等がある。
【００１４】一方、上記ピリジニウム系化合物として
は、化１式に示される化合物が挙げられる。
は、化１式に示される化合物が挙げられる。
【００１５】
【化１】
【００１６】なお、ピリジン環のＮ位側鎖としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル
基や、ビニル基、アリル基等のアルケニル基や、エチニ
ル基、ブチニル基等のアルキニル基や、シクロヘキシル
基等のシクロアルキル基や、フェニル基、トリル基等の
アリール基を用いてもよい。
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル
基や、ビニル基、アリル基等のアルケニル基や、エチニ
ル基、ブチニル基等のアルキニル基や、シクロヘキシル
基等のシクロアルキル基や、フェニル基、トリル基等の
アリール基を用いてもよい。
【００１７】上記ピリジニウム系化合物としては、例え
ば、アルキルピリジニウム四ホウ化物、アルキルピリジ
ニウム六フッ化燐等が挙げられ、特に、アルキルピリジ
ニウム四ホウ化物は、室温域においても液体状態である
ため、優れた性能を発揮する。
ば、アルキルピリジニウム四ホウ化物、アルキルピリジ
ニウム六フッ化燐等が挙げられ、特に、アルキルピリジ
ニウム四ホウ化物は、室温域においても液体状態である
ため、優れた性能を発揮する。
【００１８】上記リチウム塩とこれに混合するピリジニ
ウム系化合物の量は、特に限定されないが、それぞれ５
〜９５ｍｏｌ％の範囲内にあることが好ましい。上記リ
チウム塩の濃度があまりに高すぎる場合には、系中にお
いて解離しないリチウム塩が単層として存在し、イオン
伝導性を逆に低下させる。また、上記リチウム塩の濃度
があまりに低すぎる場合には、系中のキャリアーイオン
（リチウムイオン）濃度が低くなるためにイオン伝導性
を低下させる。したがって、上記溶融塩材料を電池や電
子デバイス等の電解質として用いる場合には、電解質の
イオン導電性が最大となるような付近の配合比が好まし
い。
ウム系化合物の量は、特に限定されないが、それぞれ５
〜９５ｍｏｌ％の範囲内にあることが好ましい。上記リ
チウム塩の濃度があまりに高すぎる場合には、系中にお
いて解離しないリチウム塩が単層として存在し、イオン
伝導性を逆に低下させる。また、上記リチウム塩の濃度
があまりに低すぎる場合には、系中のキャリアーイオン
（リチウムイオン）濃度が低くなるためにイオン伝導性
を低下させる。したがって、上記溶融塩材料を電池や電
子デバイス等の電解質として用いる場合には、電解質の
イオン導電性が最大となるような付近の配合比が好まし
い。
【００１９】上記リチウム塩とピリジニウム系化合物と
の混合方法は、乾燥雰囲気あるいは乾燥不活性ガス雰囲
気下において、室温あるいは若干の加熱下で両者を攪拌
すればよい。作業を効率よく進める上では、若干の加熱
下で行うほうが好ましい。
の混合方法は、乾燥雰囲気あるいは乾燥不活性ガス雰囲
気下において、室温あるいは若干の加熱下で両者を攪拌
すればよい。作業を効率よく進める上では、若干の加熱
下で行うほうが好ましい。
【００２０】上述したように、本発明に係る溶融塩材料
は、構成物質の全てがイオン性化合物からなるイオン性
物質であり、室温或いはそれより若干高い温度域で液体
或いは粘弾性体といった非晶質（アモルファス）な状態
であり、多くのキャリヤーイオン及び高いイオン移動度
が実現した系であることから、高いイオン伝導度を発現
するものである。したがって、この溶融塩材料は、電
池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的デバイス
の電解質として、高いイオン伝導性を示す等、高性能で
あり、長期信頼性、安全性に優れる。
は、構成物質の全てがイオン性化合物からなるイオン性
物質であり、室温或いはそれより若干高い温度域で液体
或いは粘弾性体といった非晶質（アモルファス）な状態
であり、多くのキャリヤーイオン及び高いイオン移動度
が実現した系であることから、高いイオン伝導度を発現
するものである。したがって、この溶融塩材料は、電
池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的デバイス
の電解質として、高いイオン伝導性を示す等、高性能で
あり、長期信頼性、安全性に優れる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明が適用される溶融塩材料につい
て、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明
は、本実施例に限定されるものではない。
て、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明
は、本実施例に限定されるものではない。
【００２２】実施例１ Ｎ−ブチルピリジニウム四フッ化ホウ化物（ＢｕＰｙＢ
Ｆ4）と四フッ化ホウ化リチウム（ＬｉＢＦ4）とをモル
比２：１で、乾燥雰囲気中で攪拌混合することにより、
溶融塩材料を得た。
Ｆ4）と四フッ化ホウ化リチウム（ＬｉＢＦ4）とをモル
比２：１で、乾燥雰囲気中で攪拌混合することにより、
溶融塩材料を得た。
【００２３】実施例２ 混合モル比を３：１とする以外は、実施例１と同様の方
法により溶融塩材料を得た。実施例３ 混合モル比を４：１とする以外は、実施例１と同様の方
法により溶融塩材料を得た。実施例４ Ｎ−ブチルピリジニウム四フッ化ホウ化物（ＢｕＰｙＢ
Ｆ4）とリチウムイミド塩（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）と
をモル比３：１で、乾燥雰囲気下で攪拌混合することに
より、溶融塩材料を得た。
法により溶融塩材料を得た。実施例３ 混合モル比を４：１とする以外は、実施例１と同様の方
法により溶融塩材料を得た。実施例４ Ｎ−ブチルピリジニウム四フッ化ホウ化物（ＢｕＰｙＢ
Ｆ4）とリチウムイミド塩（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）と
をモル比３：１で、乾燥雰囲気下で攪拌混合することに
より、溶融塩材料を得た。
【００２４】実施例５ 混合モル比を４：１とする以外は、実施例４と同様の方
法により溶融塩材料を得た。比較例１ ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、酢酸リチウム（ＬｉＯＡ
ｃ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）をモル比５：
３：２で、乾燥不活性ガス雰囲気中で加熱攪拌溶融させ
ることにより、溶融塩材料を得た。
法により溶融塩材料を得た。比較例１ ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、酢酸リチウム（ＬｉＯＡ
ｃ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）をモル比５：
３：２で、乾燥不活性ガス雰囲気中で加熱攪拌溶融させ
ることにより、溶融塩材料を得た。
【００２５】実施例１〜実施例５及び比較例１で得られ
た溶融塩材料のイオン導電率を次の試験方法により測定
した。 ＜イオン導電率測定方法＞得られた溶融塩材料を直径１
０ｍｍに打ち抜いたスペーサーの中に試料として封入
し、Ｐｔ電極を用いた導電率測定セルを用い、電極間の
交流インピーダンスを測定した。イオン導電率は、複素
インピーダンス解析により求めた。測定装置としては、
ソーラートロン社製ＳＩ−１２８６ エレクトロケミカ
ル インターフェース，ＳＩ−１２６０ インピーダン
ス／ゲイン−フェイズ アナライザーを用いた。
た溶融塩材料のイオン導電率を次の試験方法により測定
した。 ＜イオン導電率測定方法＞得られた溶融塩材料を直径１
０ｍｍに打ち抜いたスペーサーの中に試料として封入
し、Ｐｔ電極を用いた導電率測定セルを用い、電極間の
交流インピーダンスを測定した。イオン導電率は、複素
インピーダンス解析により求めた。測定装置としては、
ソーラートロン社製ＳＩ−１２８６ エレクトロケミカ
ル インターフェース，ＳＩ−１２６０ インピーダン
ス／ゲイン−フェイズ アナライザーを用いた。
【００２６】実施例１〜実施例５及び比較例１で得られ
た溶融塩材料の室温におけるイオン導電率を表１に示
す。
た溶融塩材料の室温におけるイオン導電率を表１に示
す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１の結果から、リチウム塩とピリジニウ
ム系化合物とからなる実施例１〜実施例５の溶融塩材料
は、比較例１に比べ高いイオン伝導率を示していること
がわかる。したがって、実施例１〜実施例５の溶融塩材
料は、電気化学的デバイスの電解質として優れた特性を
発揮する。
ム系化合物とからなる実施例１〜実施例５の溶融塩材料
は、比較例１に比べ高いイオン伝導率を示していること
がわかる。したがって、実施例１〜実施例５の溶融塩材
料は、電気化学的デバイスの電解質として優れた特性を
発揮する。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る溶融塩材料は、イオン性物質のみからなり、室
温あるいはそれより若干高い温度域では液体あるいは粘
弾性体であり、多くのキャリヤーイオン及び高いイオン
移動度が実現した系であるため、高いイオン導電性を発
現するものである。したがって、本発明に係る溶融塩材
料は、電池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的
デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼性、
安全性を大きく向上させることが可能となる。
明に係る溶融塩材料は、イオン性物質のみからなり、室
温あるいはそれより若干高い温度域では液体あるいは粘
弾性体であり、多くのキャリヤーイオン及び高いイオン
移動度が実現した系であるため、高いイオン導電性を発
現するものである。したがって、本発明に係る溶融塩材
料は、電池、電気二重層キャパシタ、その他電気化学的
デバイスの電解質として、高性能であり、長期信頼性、
安全性を大きく向上させることが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 浩一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム塩とピリジニウム系化合物とか
らなることを特徴とする溶融塩材料。 - 【請求項２】 上記ピリジニウム系化合物がアルキルピ
リジニウムの四フッ化ホウ化物であることを特徴とする
請求項１記載の溶融塩材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8211347A JPH1055717A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 溶融塩材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8211347A JPH1055717A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 溶融塩材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055717A true JPH1055717A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16604473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8211347A Withdrawn JPH1055717A (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 溶融塩材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1055717A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001303286A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-31 | E I Du Pont De Nemours & Co | 低温電解プロセスによるアルカリ金属の製法および電解液組成物 |
| WO2002076924A1 (fr) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Nisshinbo Industries, Inc., | Liquide ionique, sel electrolytique et solution electrolytique pour dispositif de stockage, condensateur electrique a double couche et pile secondaire |
| WO2006077895A1 (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | 第４級アンモニウム塩、電解質、電解液並びに電気化学デバイス |
| WO2006077894A1 (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | 第４級アンモニウム塩、電解質、電解液並びに電気化学デバイス |
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| JP2010015994A (ja) * | 1999-08-04 | 2010-01-21 | Fujifilm Corp | イミダゾリウム化合物及びピリジニウム化合物 |
| CN103426653A (zh) * | 2012-05-14 | 2013-12-04 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 双电层电容器用电解液 |
| WO2014061484A1 (ja) | 2012-10-16 | 2014-04-24 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 蓄電デバイス用電解質塩及び電解液、並びに蓄電デバイス |
| JP2017193510A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 日清紡ホールディングス株式会社 | ケイ素含有硫酸エステル塩 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP8211347A patent/JPH1055717A/ja not_active Withdrawn
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| WO2002076924A1 (fr) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Nisshinbo Industries, Inc., | Liquide ionique, sel electrolytique et solution electrolytique pour dispositif de stockage, condensateur electrique a double couche et pile secondaire |
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