JPH11162790A - 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Info
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- JPH11162790A JPH11162790A JP9326507A JP32650797A JPH11162790A JP H11162790 A JPH11162790 A JP H11162790A JP 9326507 A JP9326507 A JP 9326507A JP 32650797 A JP32650797 A JP 32650797A JP H11162790 A JPH11162790 A JP H11162790A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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を提供する。 【解決手段】 鎖状カーボネート ５〜８０重量％及び
ラクトン類 ９５〜２０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
ム塩を溶解して電気化学キャパシタ用電解液とする。
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を提供する。 【解決手段】 鎖状カーボネート ５〜８０重量％及び
ラクトン類 ９５〜２０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
ム塩を溶解して電気化学キャパシタ用電解液とする。
Description
【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。
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む（Ｂ．Ｅ．Ｃｏｎｗａｙ，
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１８３巻，１
５３９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
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。
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む（Ｂ．Ｅ．Ｃｏｎｗａｙ，
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１８３巻，１
５３９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
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）。
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
に含浸されている。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ためには
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、大電流が取り出せないという欠点を有してい
た。
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
に含浸されている。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ためには
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、大電流が取り出せないという欠点を有してい
た。
【０００５】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ホウフッ化
四級アンモニウム塩（棚橋ら、電気化学、５６巻、８９
２頁、１９８８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）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。
解液として、プロピレンカーボネート溶媒にホウフッ化
四級アンモニウム塩（棚橋ら、電気化学、５６巻、８９
２頁、１９８８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）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。
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 ５〜８０重量％およびラクトン類 ９５〜２０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。
ート ５〜８０重量％およびラクトン類 ９５〜２０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】高誘電率溶媒のラクトン類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。
カーボネートを混合することで、溶質の四級オニウム塩
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】電気化学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
トとラクトン類の混合溶媒に、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ものである。 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。
発明の電気化学キャパシタ用電解液は、鎖状カーボネー
トとラクトン類の混合溶媒に、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ものである。 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。
【００１０】ラクトン類：ラクトン類としては、環内の
炭素数が４または５のものが挙げられる。好ましくはガ
ンマブチロラクトンおよびガンマバレロラクトンであ
る。これらは単独で、または混合して用いることができ
る。
炭素数が４または５のものが挙げられる。好ましくはガ
ンマブチロラクトンおよびガンマバレロラクトンであ
る。これらは単独で、または混合して用いることができ
る。
【００１１】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、その組成比は鎖状カーボネート ５
〜８０重量％、好ましくは１０〜６０重量％と、ラクト
ン類 ９５〜２０重量％、好ましくは９０〜４０重量％
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８０重
量％を越えると溶質の析出が見られる。
合して使用するが、その組成比は鎖状カーボネート ５
〜８０重量％、好ましくは１０〜６０重量％と、ラクト
ン類 ９５〜２０重量％、好ましくは９０〜４０重量％
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８０重
量％を越えると溶質の析出が見られる。
【００１２】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。
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。
【００１３】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。
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 ジメチルカーボネート ４０重量％とガンマブチロラク
トン ６０重量％との混合溶媒に、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（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１８．６ｍＳ／ｃｍであった。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（ＳＣＥ）に対し、還
元側−３．０Ｖ、酸化側＋５．５Ｖであった。
に説明する。 実施例１ ジメチルカーボネート ４０重量％とガンマブチロラク
トン ６０重量％との混合溶媒に、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（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１８．６ｍＳ／ｃｍであった。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（ＳＣＥ）に対し、還
元側−３．０Ｖ、酸化側＋５．５Ｖであった。
【００１５】比較例１ 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（Ｓ
ＣＥ）に対し、還元側−３．０Ｖ、酸化側＋５．２Ｖで
あった。
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（Ｓ
ＣＥ）に対し、還元側−３．０Ｖ、酸化側＋５．２Ｖで
あった。
【００１６】実施例２ 実施例１において、ジメチルカーボネートとガンマブチ
ロラクトンの混合比を変化させた時の電解液の電気伝導
率の変化を図１に示す。
ロラクトンの混合比を変化させた時の電解液の電気伝導
率の変化を図１に示す。
【００１７】実施例３ 実施例１において、ジメチルカーボネート ４０重量％
とガンマブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒の代
わりに、エチルメチルカーボネート ４０重量％とガン
マブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒を用いた他
は実施例１と同様にして得た結果を表１に示す。
とガンマブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒の代
わりに、エチルメチルカーボネート ４０重量％とガン
マブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒を用いた他
は実施例１と同様にして得た結果を表１に示す。
【００１８】実施例４ 実施例１において、ジメチルカーボネート ４０重量％
とガンマブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒の代
わりに、ジエチルカーボネート ４０重量％とガンマブ
チロラクトン ６０重量％との混合溶媒を用いた他は実
施例１と同様にして得た結果を表１に示す。
とガンマブチロラクトン ６０重量％との混合溶媒の代
わりに、ジエチルカーボネート ４０重量％とガンマブ
チロラクトン ６０重量％との混合溶媒を用いた他は実
施例１と同様にして得た結果を表１に示す。
【００１９】比較例２ 実施例１において、混合溶媒に代えてガンマブチロラク
トンを単独で用いた他はして得た結果を表１に示す。
トンを単独で用いた他はして得た結果を表１に示す。
【００２０】実施例５ 実施例１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と同様にして表１に示す物性の電解液を得
た。
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と同様にして表１に示す物性の電解液を得
た。
【００２１】比較例３ 実施例５において、混合溶媒に代えてガンマブチロラク
トンを単独で用いた他は同様にして表１に示す物性の電
解液を得た。
トンを単独で用いた他は同様にして表１に示す物性の電
解液を得た。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【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。
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１】電解液中の混合溶媒（ジメチルカーボネートと
ガンマブチロラクトン）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。
ガンマブチロラクトン）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】一般的な電気化学キャパシタの断面図である。
１ 電極 ２ 集電体 ３ セパレータ
Claims (7)
- 【請求項１】 鎖状カーボネート ５〜８０重量％及び
ラクトン類 ９５〜２０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。 - 【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。 - 【請求項３】 ラクトン類が、ガンマブチロラクトンお
よびガンマバレロラクトンから選ばれた化合物である請
求項１記載の電解液。 - 【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。 - 【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、
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。 - 【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。 - 【請求項７】 ジメチルカーボネートおよびエチルメチ
ルカーボネートより選ばれた鎖状カーボネート １０〜
６０重量％およびガンマブチロラクトン ９０〜４０重
量％を含有する非水系溶媒に、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が１．０〜２．０モ
ル濃度溶解されてなる請求項１記載の電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326507A JPH11162790A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 電気化学キャパシタ用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326507A JPH11162790A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 電気化学キャパシタ用電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162790A true JPH11162790A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18188606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9326507A Pending JPH11162790A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 電気化学キャパシタ用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11162790A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001024305A1 (en) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | Valence Technology, Inc. | Lactone solvents for electrochemical cells |
| WO2005045861A1 (de) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Epcos Ag | Elektrolytlösung und elektrochemischer doppelschichtkondensator mit der elektrolytlösung |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP9326507A patent/JPH11162790A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001024305A1 (en) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | Valence Technology, Inc. | Lactone solvents for electrochemical cells |
| WO2005045861A1 (de) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Epcos Ag | Elektrolytlösung und elektrochemischer doppelschichtkondensator mit der elektrolytlösung |
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