JPH11214269A - 電気二重層コンデンサ用排水電解液および非水電気二重層コンデンサ - Google Patents

電気二重層コンデンサ用排水電解液および非水電気二重層コンデンサ

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JPH11214269A
JPH11214269A JP9247145A JP24714597A JPH11214269A JP H11214269 A JPH11214269 A JP H11214269A JP 9247145 A JP9247145 A JP 9247145A JP 24714597 A JP24714597 A JP 24714597A JP H11214269 A JPH11214269 A JP H11214269A
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田 聡 子 三
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    • H01G11/54—Electrolytes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐電圧および充放電サイクル特性に優れ、安
全性に優れた電気二重層コンデンサ用非水電解液を提供
すること。 【解決手段】 下記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステ
ルを含む電解質溶媒と電解質とからなることを特徴とす
る電気二重層コンデンサ用非水電解液。 【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、同一でも異なって
いてもよく、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭
素数２〜４の不飽和炭化水素基または炭素数６〜１２の
アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つが炭素数
２〜４の不飽和炭化水素基である。）

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、環状炭酸エステルを含む
電気二重層コンデンサ用非水電解液に関し、さらに詳し
くは、エネルギー密度が高く、耐電圧および充放電サイ
クル特性に優れた電気二重層コンデンサを提供しうる非
水電解液に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】従来、ＩＣやメモリのバックアッ
プ電源、二次電池の補助・代替用として、電池とコンデ
ンサとの中間の容量をもつ電気二重層コンデンサは小電
力の直流電源として広く使用されている。しかし、近
年、カメラ一体型ＶＴＲ、携帯電話、ラップトップコン
ピュータ等の新しいポータブル電子機器が次々出現する
中、このようなポータブル電子機器のさらなる機能向上
を達成するため、バックアップ電源、二次電池の補助・
代替などの用途に用いられていた電気二重層コンデンサ
に対して、高エネルギー密度化が要求されている。
【０００３】この電気二重層コンデンサは、蓄電池のよ
うに化学変化を電気エネルギーに変換するものではな
く、電極と電解液との界面に生じる電気二重層の大きな
容量を利用し、この二重層の電荷を電池の充放電と同じ
ように出し入れするものである。このような電気二重層
コンデンサの構成は、通常耐食性の電解液を使用し、活
性炭のような表面積の大きな材料とフッ素樹脂などの結
着剤とで成形した２枚の電極が、ポリエチレンやポリプ
ロピレン製の多孔性セパレータを介して、対向するよう
に配置されている。
【０００４】このような電気二重層コンデンサの電解液
としては、水溶液系電解液と有機溶媒系電解液（非水電
解液）が用いられている。しかしながら、水溶液系電解
液は、耐電圧が低く（約１.２Ｖ）、高エネルギー密度
の電気二重層コンデンサを得るのが難しいという問題が
あった。
【０００５】これに対し、有機溶媒系電解液（非水電解
液）は、水溶液系電解液に比べ、耐電圧が高いので、高
エネルギー密度のコンデンサを得ることが可能であり、
このため、非水電解液を用いた電気二重層コンデンサ
は、民生用電子機器のバックアップ電源として急速に普
及し始めている。
【０００６】このような非水電解液としては、一般に高
誘電率の溶媒である炭酸プロピレン、γ-ブチロラクト
ンなどの非水溶媒に４フッ化ほう酸４エチルアンモニウ
ムなどの電解質を混合したものが用いられている。
【０００７】しかしながら、上記のような電解液では、
電気伝導性が低いため、コンデンサの内部抵抗が増大
し、高出力のコンデンサが得られないという問題があっ
た。また、今後の大幅な高エネルギー密度化がなされた
場合には、上記電解液では耐電圧が不充分な場合もあ
り、より充放電サイクル特性に優れた非水電解液の出現
が望まれていた。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題点を解決しようとするものであって、耐電圧および
充放電サイクル特性に優れ、安全性に優れた非水電解液
を提供することを目的としている。
【０００９】
【発明の概要】本発明に係る電気二重層コンデンサ用非
水電解液は、下記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステル
を含有する電解質溶媒と電解質とからなることを特徴と
している。
【００１０】
【化２】
【００１１】（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、同一
でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜４のア
ルキル基、炭素数２〜４の不飽和炭化水素基または炭素
数６〜１２のアリール基であり、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも
１つが炭素数２〜４の不飽和炭化水素基である。） 前記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステルは、Ｒ1がＣ
Ｈ=ＣＨ2であることが好ましく、さらに、Ｒ1がＣＨ=Ｃ
Ｈ2であり、Ｒ3がＣＨ=ＣＨ2または水素原子であり、Ｒ
2およびＲ4が水素原子であることが好ましい。
【００１２】また、上記電解質溶媒は、式（Ｉ）で表さ
れる環状炭酸エステルと他の炭酸エステルとの混合溶媒
であることが好ましい。本発明に係る電気二重層コンデ
ンサは、上記の電気二重層コンデンサ用非水電解液を用
いることを特徴としている。
【００１３】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係る電解液につい
て具体的に説明する。電気二重層コンデンサ用非水電解液 本発明に係る非水電解液は、下記式（Ｉ）で表される環
状炭酸エステルを含有する電解質溶媒と電解質とからな
る。
【００１４】環状炭酸エステル まず式（Ｉ）で表される環状炭酸エステルについて説明
する。
【００１５】
【化３】
【００１６】式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、同一で
も異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜４のアル
キル基、炭素数２〜４の不飽和炭化水素基または炭素数
６〜１２のアリール基であり、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１
つが炭素数２〜４の不飽和炭化水素基である。
【００１７】このような環状炭酸エステルとしては、具
体的に、4-ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニル
エチレンカーボネート、4-メチル-4-ビニルエチレンカ
ーボネート、4-ビニル-5-メチルエチレンカーボネー
ト、4-(1',3'-ブタジエニル)エチレンカーボネート、4-
(2',2'-ジメチル)ビニルエチレンカーボネートなどが挙
げられる。
【００１８】本発明では上記式（Ｉ）で表される環状炭
酸エステルは、Ｒ1がＣＨ=ＣＨ2であることが好まし
く、特に、Ｒ1がＣＨ=ＣＨ2であり、Ｒ3がＣＨ=ＣＨ2ま
たは水素原子であり、Ｒ2およびＲ4が水素原子である4-
ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカ
ーボネートが好ましい。
【００１９】このような式（Ｉ）で表される環状炭酸エ
ステルは、耐酸性に優れ、かつ空気中に放置しても酸化
されることもなく、かつ化学的に安定で、通常の保存状
態で水と反応したり、金属リチウムのような反応性の高
い物質と反応することもない。さらに、このような環状
炭酸エステルは、物理的に安全で、熱分解されにくく、
難燃性で電気化学的な酸化・還元を受けにくいという特
性を有している。
【００２０】したがって、このような環状炭酸エステル
は、コンデンサ、電池、電気化学反応等の電解液用の溶
媒として好適に用いることができる。また、電解液以外
に、医農薬、アクリル繊維加工剤、高分子化合物溶剤、
有機中間原料としても好適に用いることができる。
【００２１】電解質溶媒 本発明では、電解質溶媒として、上記の環状炭酸エステ
ルを含む溶媒が用いられる。このような電解質溶媒は、
上記環状炭酸エステルの単独溶媒であっても、また他の
溶媒との混合溶媒であってもよい。
【００２２】他の溶媒としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、
ビニレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジメチ
ルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチル
カーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイ
ソプロピルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ-
ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メチル-γ-ブ
チロラクトン、2-メチル-γ-ブチロラクトンなどの環状
エステル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸
エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、酪酸メチ
ル、吉草酸メチルなどの鎖状エステル、1,4-ジオキサ
ン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2-メチル
テトラヒドロフラン、3-メチル-1,3-ジオキソラン、2-
メチル-1,3-ジオキソランなどの環状エーテル、1,2-ジ
メトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチルエー
テル、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジプ
ロピルエーテルなどの鎖状エーテル、スルホランなどの
ような含イオウ化合物、リン酸トリメチルなどのリン酸
エステルを挙げることができる。
【００２３】また、環状炭酸エステルとして、上記例示
の環状炭酸エステルの他に、特開平９−６３６４４号公
報に記載されたハロゲン原子置換アルキルを有する環状
炭酸エステルを用いることができる。このような環状炭
酸エステルとしては、モノフルオロメチルエチレンカー
ボネート、ジフルオロメチルエチレンカーボネート、ト
リフルオロメチルエチレンカーボネートなどが挙げられ
る。
【００２４】これらの溶媒は、１種または２種以上を混
合して使用することができる。本発明において、電解質
溶媒として、式（Ｉ）で表される環状炭酸エステルと他
の溶媒との混合溶媒を使用する場合、式（Ｉ）で表され
る環状炭酸エステルと上記のような鎖状炭酸エステルま
たは環状炭酸エステルとの混合溶媒が好ましい。このよ
うな電解質溶媒では、式（Ｉ）で表される環状炭酸エス
テルは、電解質溶媒総量に対して、１０容量％以上、好
ましくは３０容量％以上、特に５０容量％以上の量で含
まれていることが望ましい。
【００２５】電解質 本発明に係る電気二重層コンデンサ用非水電解液中に含
まれる電解質としては、具体的に、４フッ化ほう酸４ブ
チルアンモニウム（(Ｃ4Ｈ9)4ＮＢＦ4）、４フッ化ほう
酸４エチルアンモニウム（(Ｃ2Ｈ5)4ＮＢＦ4）、６フッ
化リン酸４ブチルアンモニウム（(Ｃ4Ｈ9)4ＮＰＦ6）、
６フッ化リン酸４エチルアンモニウム（(Ｃ2Ｈ5)4ＮＰ
Ｆ6）等のアンモニウム塩、４フッ化ほう酸４ブチルホ
スホニウム（(Ｃ4Ｈ9)4ＰＢＦ4）、４フッ化ほう酸４エ
チルホスホニウム（(Ｃ2Ｈ5)4ＰＢＦ4）、６フッ化リン
酸４ブチルホスホニウム（(Ｃ4Ｈ9)4ＰＰＦ6）、６フッ
化リン酸４エチルホスホニウム（(Ｃ2Ｈ5)4ＰＰＦ6）等
のホスホニウム塩などの通常電気二重層コンデンサ用電
解液に用いられる電解質が挙げられる。これらの電解質
は、１種または２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
【００２６】これらのうち、(Ｃ4Ｈ9)4ＮＢＦ4、(Ｃ2Ｈ
5)4ＮＢＦ4が好ましく使用される。このような電解質
は、電気二重層コンデンサ用非水電解液中に、通常０.
１〜３モル／リットル、好ましくは、０.５〜１.５モル
／リットルの量で含まれていることが望ましい。
【００２７】本発明に係る電気二重層コンデンサ用非水
電解液は、上記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステルを
含んでいるため、耐電圧が高く、充放電サイクル特性に
優れている。また、本発明に係る非水電解液は、従来電
解液に用いられている1,3-ジオキソラン、テトラヒドロ
フラン、1,2-ジエトキシエタンなどの溶媒よりも、引火
点が高く、安全性に優れている。
【００２８】このため、本発明に係る電気二重層コンデ
ンサ用非水電解液を用いると、安全で、耐電圧が高く、
充放電サイクル特性に優れた電気二重層コンデンサを得
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明に係る非水電解液は、耐電圧が高
く、安全性、充放電サイクル特性に優れている。
【００３０】特に、本発明に係る非水電解液を用いて電
気二重層コンデンサを形成すると、高電圧を発生するこ
とができ、充放電サイクル特性に優れ、かつエネルギー
密度が高い電気二重層コンデンサを得ることができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明について実施例に基づいてさら
に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例により
何等限定されるものではない。
【００３２】
【実施例１】4-ビニルエチレンカーボネートに４フッ化
ほう酸４エチルアンモニウム（(Ｃ2Ｈ5)4ＮＢＦ4）２.
７１ｇ（０.０１２５モル）を溶解し、２５ミリリット
ルの電解液を調製した（電解質濃度０.５モル／リット
ル）。
【００３３】得られた電解液について耐電圧を測定し
た。耐電圧 作用極および対極にグラッシィカーボン電極を使用し、
参照極にＡｇ／Ａｇ+電極を使用した３極式耐電圧測定
セルに上記電解液を入れ、ポテンショガルバノスタット
で１０mV/secで電位を掃引し、Ａｇ／Ａｇ+電極を基準
として酸化還元分解電流が１μＡ以上流れなかった範囲
を耐電圧とした。
【００３４】結果を表１に示す。
【００３５】
【実施例２】実施例１において、4-ビニルエチレンカー
ボネートの代わりに、4,5-ジビニルエチレンカーボネー
トを用いた以外は実施例１と同様にして電解液を調製
し、評価した。
【００３６】結果を表１に示す。
【００３７】
【比較例１】実施例１において、4-ビニルエチレンカー
ボネートの代わりに、プロピレンカーボネートを用いた
以外は実施例１と同様にして電解液を調製し、評価し
た。
【００３８】結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステル
    を含有する電解質溶媒と電解質とからなることを特徴と
    する電気二重層コンデンサ用非水電解液。 【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、同一でも異なって
    いてもよく、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭
    素数２〜４の不飽和炭化水素基または炭素数６〜１２の
    アリール基であり、Ｒ1〜Ｒ4の少なくとも１つが炭素数
    ２〜４の不飽和炭化水素基である。）
  2. 【請求項２】前記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステル
    のＲ1がＣＨ=ＣＨ2であることを特徴とする請求項１に
    記載の電気二重層コンデンサ用非水電解液。
  3. 【請求項３】前記式（Ｉ）で表される環状炭酸エステル
    のＲ1がＣＨ=ＣＨ2であり、Ｒ3がＣＨ=ＣＨ2または水素
    原子であり、Ｒ2およびＲ4が水素原子であることを特徴
    とする請求項１または２に記載の電気二重層コンデンサ
    用非水電解液。
  4. 【請求項４】電解質溶媒が、式（Ｉ）で表される環状炭
    酸エステルと他の炭酸エステルとの混合溶媒であること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気二重
    層コンデンサ用非水電解液。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の電気二重
    層コンデンサ用非水電解液を用いることを特徴とする電
    気二重層コンデンサ。
JP24714597A 1997-09-11 1997-09-11 電気二重層コンデンサ用非水電解液および非水電気二重層コンデンサ Expired - Lifetime JP3689538B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100408085B1 (ko) * 2000-04-11 2003-12-01 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 비수전해질 이차전지 및 그 제조방법

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KR100408085B1 (ko) * 2000-04-11 2003-12-01 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 비수전해질 이차전지 및 그 제조방법

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