JPH11135375A - 電気化学キャパシタ用電解液 - Google Patents

電気化学キャパシタ用電解液

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JPH11135375A
JPH11135375A JP9300054A JP30005497A JPH11135375A JP H11135375 A JPH11135375 A JP H11135375A JP 9300054 A JP9300054 A JP 9300054A JP 30005497 A JP30005497 A JP 30005497A JP H11135375 A JPH11135375 A JP H11135375A
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JP
Japan
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carbonate
hexafluoroantimonate
electrolytic solution
weight
solution according
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Pending
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JP9300054A
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English (en)
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Makoto Ue
誠 宇恵
Yasushi Oura
靖 大浦
Masahiro Takehara
雅裕 竹原
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子機器のメモリーバックアップ用や大電流
を必要とする電気自動車などのパワー用として用いられ
る電気化学キャパシタに使用される電気伝導率の高い電
解液の提供。 【解決手段】 鎖状カーボネート(例えばジメチルカー
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)5〜90重量%及び環状カーボネート(例えば
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート)95
〜10重量%を含有する非水系溶液に、溶質としてヘキ
サフルオロアンチモン酸四級オニウム塩が溶解されてい
ることを特徴とする電気化学キャパシタ用電解液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学キャパシ
タ用電解液に関する。更に詳しくは、各種電子機器のメ
モリーバックアップ用や大電流を必要とする電気自動車
などのパワー用として用いられる電気化学キャパシタに
使用される電気伝導率の高い電解液に関する。
【0002】
【従来の技術】電気化学キャパシタとは、従来の分極正
電極と電解液に生成する電気二重層のみを利用した電気
二重層コンデンサの他に、電気二重層容量とともに電極
の酸化還元による疑似容量を蓄電要素として取り込んだ
スーパーキャパシタも含まれる(B.E.Conwa
y, J.Electrochem.Soc.,183
巻,1539頁,1991年)。通常の電気二重層コン
デンサは活性炭粒子をプレス成形したり、適当なバイン
ダ−と活性炭粒子を練り合わせたものを集電体金属上に
塗布したり、あるいは、活性炭素繊維上にアルミニウム
をプラズマ溶射したものを分極性電極として用い、この
2つの分極性電極を電解液とセパレータを介して対向さ
せ、ケースの中に密封させた構造を有する。
【0003】一方、疑似容量を用いたスーパーキャパシ
タには、ニッケルやルテニウムなどの酸化物あるいはポ
リピロールやポリチオフェンなどの導電性高分子を電極
として利用することが提案されている(A.Rudge
ら、Electrochim.Acta,39巻,27
3頁,1994年)。この種の電気化学キャパシタに使
用される電解液には、硫酸あるいは水酸化カリウム水溶
液などの水系電解液とプロピレンカーボネートなどの有
機溶媒に溶質として四級アンモニウム塩などを溶解した
非水系電解液が知られている(特公昭55−41015
号公報)。
【0004】図2に、一般的な電気化学キャパシタの断
面図を示す。図2において、1は電極、2は集電体、3
はセパレータである。電解液は、電極およびセパレータ
に含浸される。
【0005】水系電解液は電気伝導率は高いが、分解電
圧が低いので、耐電圧の高い素子を得るには積層直列化
する必要があり、小型化に難点があった。一方、非水系
電解液は分解電圧が高いので小型化できる長所はある
が、電気伝導率が低いので素子の内部抵抗が高くなり、
大電流を取り出せないという欠点を有していた。また、
電気二重層コンデンサ用の非水系電解液として、プロピ
レンカーボネート溶媒に溶質としてホウフッ化四級アン
モニウム塩(棚橋ら、電気化学、56巻、892頁、1
988年)あるいはホウフッ化四級ホスホニウム塩(平
塚ら、電気化学、59巻、209頁、1991年)を溶
解した電解液が実用化されている。しかし、これら電解
液の電気伝導率および電気化学的安定性はまだ充分でな
く、高い電気伝導率および電気化学的安定性を有する電
解液の開発が望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い電気伝
導率と電気化学的安定性を示す電気化学キャパシタ用電
解液の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、鎖状カーボネ
ート5〜90重量%及び環状カーボネート95〜10重
量%を含有する非水系溶媒に、溶質としてヘキサフルオ
ロアンチモン酸四級オニウム塩を溶解した電気化学キャ
パシタ用電解液を提供するものである。
【0008】
【作用】高誘電率溶媒の環状カーボネートに低粘度溶媒
の鎖状カーボネートを混合することで、溶質のヘキサフ
ルオロアンチモン四級オニウム塩のイオン解離度を余り
低下させることなく、イオン移動度を向上させることが
でき、その結果、電気化学的安定性及び電気伝導率の高
い電解液を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
キャパシタ用電解液:本発明の電気化学キャパシタ用電
解液は、鎖状カーボネートと環状カーボネートを含有す
る混合溶媒に、溶質としてヘキサフルオロアンチモン四
級オニウム塩を溶解したものである。
【0010】鎖状カーボネート:鎖状カーボネートとし
ては、低粘度のジアルキルカーボネートが挙げられる。
好ましくはジメチルカーボネート、エチルメチルカーボ
ネートおよびジエチルカーボネートである。これらは単
独で、または2種以上併用して用いることができる。
【0011】環状カーボネート:環状カーボネートとし
ては、アルキレンカーボネートが挙げられる。好ましく
はエチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネート
である。これらは単独で、または混合して用いることが
できる。エチレンカーボネートは常温で固体状態を示
す。
【0012】混合溶媒:本発明では上記2種の溶媒を混
合して使用するが、その組成比は5〜90重量%、好ま
しくは10〜70重量%の鎖状カーボネートと95〜1
0重量%、好ましくは90〜30重量%環状カーボネー
トである。混合溶媒中に占める鎖状カーボネートの量が
5重量%未満では電気伝導率の向上が望めず、逆に90
重量%を越えると溶質の析出が生じる。高い電気伝導率
を得るためにはジメチルカーボネートとエチレンカーボ
ネートの組み合わせが好ましく、また、キャパシタの広
い温度使用範囲を得るためには鎖状カーボネートとして
エチルメチルカーボネートを用い、環状カーボネトとし
てエチレンカーボネートまたはエチレンカーボネートと
プロピレンカーボネートの混合物を用いるのが好まし
い。
【0013】溶質:溶質として使用するヘキサフルオロ
アンチモン酸四級オニウム塩としては、ヘキサフルオロ
アンチモン酸アルキル四級オニウム塩が好ましい。具体
的にはヘキサフルオロアンチモン酸テトラエチルアンモ
ニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸トリエチルメチル
アンモニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸ジエチルジ
メチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸エチ
ルトリメチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモン
酸テトラメチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモ
ン酸テトラエチルホスホニウム、ヘキサフルオロアンチ
モン酸トリエチルメチルホスホニウム、ヘキサフルオロ
アンチモン酸ジエチルジメチルホスホニウム、ヘキサフ
ルオロアンチモン酸エチルトリメチルホスホニウム、ヘ
キサフルオロアンチモン酸テトラメチルホスホニウムで
ある。好ましくはヘキサフルオロアンチモン酸トリエチ
ルメチルアンモニウムである。これらは単独で、または
混合して用いることができる。電解液中に占める溶質の
四級オニウム塩の含有量は、0.1〜3.0モル濃度
(mol/l)、好ましくは0.5〜2.0モル濃度で
ある。電解液中の含水量は300ppm以下、好ましく
は100ppm以下である。含水量が300ppmを越
えると、電気化学的安定性が低下する。
【0014】
【実施例】以下に、実施例を挙げて、本発明を更に詳細
に説明する。 実施例1 50重量%のジメチルカーボネートと50重量%のエチ
レンカーボネートとの混合溶媒に、溶質として1モル濃
度のヘキサフルオロアンチモン酸トリエチルメチルアン
モニウムを溶解し、減圧加熱によって脱水(電解液中の
水分量は30ppm以下)して電解液を得た。この電解
液の25℃における電気伝導率は18.3mS/cmで
あった。
【0015】比較例1 実施例1において、混合溶媒に代えてエチレンカーボネ
ートを単独で用いる他は同様にして電解液の調製を試み
たが、溶媒の析出が見られ、電解液の使用には不適であ
った。
【0016】実施例2 実施例1において、エチレンカーボネートの代わりにプ
ロピレンカーボネートを用いる他は実施例1と同様にし
て得た電解液の評価結果を表1に示す。また、グラッシ
ーカーボン電極を用い、5mV/secの電位掃引速度
で電解液の分極測定をした際に、1mA/cm2 の電流
が流れる時の分解電位は飽和カロメル参照電極(SC
E)に対し、還元側−3.0V、酸化側+4.0Vであ
った。
【0017】比較例2 実施例2において、ヘキサフルオロアンチモン酸トリエ
チルメチルアンモニウムの代わりに、ホウフッ化トリエ
チルメチルアンモニウムを用いる他は同様にして得た電
解液の分極測定を行った結果、分解電位は飽和カロメル
参照電極(SCE)に対し、還元側−3.0V、酸化側
+3.6Vであった。
【0018】実施例3 実施例2において、ジメチルカーボネート(DMC)と
プロピレンカーボネート(PC)の混合比を種々、変化
させた他は同様にして得た電解液の電気伝導率の変化を
図1に示す。
【0019】実施例4 実施例2において、ジメチルカーボネートの代わりにエ
チルメチルカーボネートを用いた他は実施例2と同様に
して得た電解液の評価結果を表1に示す。
【0020】実施例5 実施例2において、50重量%のジメチルカーボネート
と50重量%のプロピレンカーボネートとの混合溶媒の
代わりに、20重量%のジエチルカーボネートと80重
量%のプロピレンカーボネートとの混合溶媒を用いた他
は実施例2と同様にして得た電解液の評価結果を表1に
示す。
【0021】比較例3 実施例2において、混合溶媒に代えてプロピレンカーボ
ネートを単独で用いる他は同様にして表1に示す物性の
電解液を得た。
【0022】実施例6および7 実施例1および2において、溶質としてヘキサフルオロ
アンチモン酸テトラエチルアンモニウムの代わりにヘキ
サフルオロアンチモン酸トリエチルメチルアンモニウム
を用いた他は実施例1および2と同様にして得た電解液
の評価結果を表1に示す。
【0023】比較例4 実施例6において、混合溶媒に代えてエチレンカーボネ
ートを単独で用いる他は同様にして電解液の調製を試み
たが、溶媒の析出が見られ、電解液の使用には不適であ
った。
【0024】比較例5 実施例7において、混合溶媒に代えてプロピレンカーボ
ネートを単独で用いる他は同様にして表1に示す物性の
電解液を得た。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明の電解液は電気伝導率および電気
化学的安定性が高く、各種電子機器のメモリーバックア
ップ用や大電流を必要とする電気自動車などのパワー用
として用いられる電気化学キャパシタに好適な電解液で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】電解液中の混合溶媒(ジメチルカーボネートと
プロピレンカーボネート)中のジメチルカーボネートの
比率と電気伝導率の相関を示す図である。
【図2】電気化学キャパシタの断面図である。
【符号の説明】
1 電極 2 集電体 3 セパレータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鎖状カーボネート5〜90重量%及び環
    状カーボネート95〜10重量%を含有する非水系溶媒
    に、溶質としてヘキサフルオロアンチモン酸四級オニウ
    ム塩が溶解されていることを特徴とする電気化学キャパ
    シタ用電解液。
  2. 【請求項2】 鎖状カーボネートが、ジメチルカーボネ
    ート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボ
    ネートから選ばれた化合物である請求項1記載の電解
    液。
  3. 【請求項3】 環状カーボネートが、エチレンカーボネ
    ートおよびプロピレンカーボネートから選ばれた化合物
    である請求項1記載の電解液。
  4. 【請求項4】 ヘキサフルオロアンチモン酸四級オニウ
    ム塩が、ヘキサフルオロアンチモン酸アルキル四級アン
    モニウム塩、およびヘキサフルオロアンチモン酸アルキ
    ル四級ホスホニウム塩から選ばれた化合物である請求項
    1記載の電解液。
  5. 【請求項5】 ヘキサフルオロアンチモン酸四級オニウ
    ム塩が、ヘキサフルオロアンチモン酸テトラエチルアン
    モニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸トリエチルメチ
    ルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸ジエチル
    ジメチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸エ
    チルトリメチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチモ
    ン酸テトラメチルアンモニウム、ヘキサフルオロアンチ
    モン酸テトラエチルホスホニウム、ヘキサフルオロアン
    チモン酸トリエチルメチルホスホニウム、ヘキサフルオ
    ロアンチモン酸ジエチルジメチルホスホニウム、ヘキサ
    フルオロアンチモン酸エチルトリメチルホスホニウムお
    よびヘキサフルオロアンチモン酸テトラメチルホスホニ
    ウムから選ばれた化合物である請求項1記載の電解液。
  6. 【請求項6】 ヘキサフルオロアンチモン酸四級オニウ
    ム塩の電解液中における含有量が0.1〜3.0モル濃
    度である請求項1記載の電解液。
  7. 【請求項7】 ジメチルカーボネート、エチルメチルカ
    ーボネートより選ばれた鎖状カーボネート10〜70重
    量%及びエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
    トより選ばれた環状カーボネート90〜30重量%を含
    有する非水系溶媒に、溶質としてヘキサフルオロアンチ
    モン酸トリエチルメチルアンモニウムが0.5〜2.0
    モル濃度の割合で溶解されている請求項1記載の電解
    液。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106409530A (zh) * 2015-07-06 2017-02-15 太阳诱电株式会社 双电荷层电容器

Cited By (1)

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