TW201708206A - 非水系電解液 - Google Patents

非水系電解液 Download PDF

Info

Publication number
TW201708206A
TW201708206A TW105123356A TW105123356A TW201708206A TW 201708206 A TW201708206 A TW 201708206A TW 105123356 A TW105123356 A TW 105123356A TW 105123356 A TW105123356 A TW 105123356A TW 201708206 A TW201708206 A TW 201708206A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ionic liquid
aqueous electrolyte
electrolytic solution
compound
nonaqueous electrolytic
Prior art date
Application number
TW105123356A
Other languages
English (en)
Inventor
相田卓三
岩佐義宏
松本道生
清水直
小林純
斉木智秋
撹上健二
Original Assignee
國立大學法人東京大學
國立研究開發法人理化學研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立大學法人東京大學, 國立研究開發法人理化學研究所 filed Critical 國立大學法人東京大學
Publication of TW201708206A publication Critical patent/TW201708206A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

本發明提供一種充放電電容高之電雙層電容器。 本發明係一種非水系電解液，其含有下述通式(1)所表示之離子液體。 □

Description

非水系電解液
本發明係關於一種含有新穎之離子液體之非水系電解液、及包含其之電化學裝置。
利用電雙層之技術領域支撐著涉及多個方面之尖端技術。特別是於使用電雙層而已經展開用途之技術之一例中有電雙層電容器。
電雙層電容器具有較高之充放電速度，且重複特性亦優異，因此於混合(hybrid)技術等尖端產業中受到期待，預想會得到廣泛普及。
電雙層電容器與其他蓄電裝置相比較而言內部電阻較低，因此可短時間內進行充放電，且由於充放電所造成之劣化較少，因此具有優異之重複特性。然而，耐受電壓較低，可充電之電壓最高為3V左右，因此於充放電電容之觀點而言，遠遠差於其他蓄電裝置。
為了解決該問題，於眾多電雙層電容器中，使用表面積較大之活性碳而作為電極。然而，即便使用該等技術，亦尚未實現具有充分大小之充放電電容之電雙層電容器。
電雙層電容器、鋰離子二次電池、色素增感太陽電池等電化學裝置包含一對電極、及充滿其間之含有離子傳導體之非水系電解液。作為電化學裝置之非水系電解液，提出了含有咪唑鎓鹽、烷基四級銨鹽等離子液體之非水系電解液(例如參照專利文獻1~5)。然而，使用 該等非水系電解液之電化學裝置之性能並不能說充分，例如於電雙層電容器中，存在耐受電壓較低、充放電電容亦較小之問題，為了提高充放電電容而進行電極表面之改良等。
另一方面，開發了藉由醚基而連結有咪唑鎓鹽之離子液體，研究作為石墨烯之分散液之應用(例如參照專利文獻6)，但並未研究於電化學裝置之非水系電解液中之應用。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2002/076924號說明書
[專利文獻2]國際公開第2004/019356號說明書
[專利文獻3]國際公開第2006/051897號說明書
[專利文獻4]日本專利特開2010-244857號公報
[專利文獻5]日本專利特表2013-544764號公報
[專利文獻6]國際公開第2013/172350號說明書
本發明之目的在於提供一種充放電電容較高之電雙層電容器。
又，本發明之目的在於提供一種性能得到改良之電雙層電容器、非水系電解液二次電池、色素增感太陽電池等電化學裝置。
本發明者等以與藉由改良電極表面而提高充放電電容之先前之手法完全不同，藉由使作為電解質而使用之離子液體之化學結構變化而提高充放電電容為目標而進行了銳意研究，發現若使用具有特定化學結構之離子液體，則可提高充放電電容，從而完成本發明。更具體而言，發現藉由使構成離子液體之特定陽離子之化學結構低聚物化，可使離子液體之電容飛躍性提高。
進而，本發明者等發現具有特定化學結構之離子液體除了電雙層電容器以外，亦可用作非水系電解液二次電池、色素增感太陽電池等其他電化學裝置用之添加劑，從而完成本發明。
亦即，本發明提供以下者：
[1]一種非水系電解液，其含有至少1種下述通式(1)所表示之離子液體，
(式中，R1及R5可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~7之直鏈或支鏈烷基，R2係選自(i)碳數1~10之伸烷基或(ii) (於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)
R3及R4可相同亦可不同，各自獨立地表示氫原子、經取代或未經取代之碳數1~4之直鏈或支鏈烷基，X-表示抗衡離子，n表示0~30)。
[2]如[1]之非水系電解液，其中X-選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
[3]如[1]或[2]之非水系電解液，其進而含有下述通式(3)所表示之單體離子液體，
(式中，R1、R3、R4、R5及X-如式(1)中所定義)。
[4]如[3]之非水系電解液，其中上述單體離子液體係丁基甲基咪唑鎓六氟磷酸鹽或丁基甲基咪唑鎓雙(三氟甲磺醯基)亞胺。
[5]一種非水系電解液，其含有下述通式(4)所表示之離子液體，
(式中，R8~R10可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之 碳數1~10之直鏈或支鏈烷基，R11係以如下之式(2)而表示，
(於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)
Y-表示抗衡離子)。
[6]如[5]之非水系電解液，其中Y-選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
[7]如[5]或[6]之非水系電解液，其進而含有下述通式(5)所表示之單體離子液體，
(式中，R8~R10及Y-如式(4)中所定義)。
[8]如[1]至[7]中任一項之非水系電解液，其係電化學裝置用非水系電解液。
[9]如[8]之非水系電解液，其中上述電化學裝置係電雙層電容器。
[10]如[8]之非水系電解液，其中上述電化學裝置係非水系電解液二次電池。
[11]如[8]之非水系電解液，其中上述電化學裝置係色素增感太陽 電池。
[12]如[8]之非水系電解液，其中上述電化學裝置係電雙層電晶體。
[13]一種電雙層電容器，其包含如[1]至[12]中任一項之非水系電解液。
[14]一種非水系電解液二次電池，其包含如[1]至[12]中任一項之非水系電解液。
[15]一種鋰離子電容器，其包含如[1]至[12]中任一項之非水系電解液。
[16]一種色素增感太陽電池，其包含如[1]至[12]中任一項之非水系電解液。
[17]一種電雙層電晶體，其包含如[1]至[12]中任一項之非水系電解液。
[18]一種離子液體，其係以下述通式(4)而表示：
(式中，R8~R10可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~10之直鏈或支鏈烷基，R11係以如下之式(2)而表示，
(於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)
Y-表示抗衡離子)。
藉由使用本發明之含有離子液體之非水系電解液，可提供充放電電容較高之電雙層電容器。
又，藉由使用本發明之含有離子液體之非水系電解液，可提供電池內部之發熱得到減低之鋰離子二次電池等非水系電解液二次電池。
又，藉由使用本發明之含有離子液體之非水系電解液，可提供發電效率較高之色素增感太陽電池。
10‧‧‧作用電極
11‧‧‧導電性基板
11A‧‧‧基板
11B‧‧‧導電層
12‧‧‧金屬氧化物半導體層
12A‧‧‧緻密層
12B‧‧‧多孔質層
13‧‧‧色素
20‧‧‧對向電極
21‧‧‧導電性基板
22‧‧‧導電層
30‧‧‧電解質含有層
圖1係使用離子液體之電雙層電晶體裝置
圖2係使用各種離子液體之裝置之轉移曲線
圖3係使用各種離子液體之裝置之霍爾效應測定
圖4係偏壓電壓(施加-0.5V(黑)、+0.5V(白))時之電容
圖5係實施例中所製作之光電轉換元件
圖6係圖5之光電轉換元件之導電層與金屬氧化物半導體層之放大圖
1.非水系電解液
(1)實施態樣1之非水系電解液
本發明之1個實施態樣係含有至少1種下述通式(1)所表示之離子 液體之非水系電解液(以下亦稱為「實施態樣1之非水系電解液」)。
式(1)中，R1及R5可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~7之直鏈或支鏈烷基。於實施態樣1中，R1及R5較佳為碳數1~6之直鏈烷基，亦即甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基，特佳為正丁基。
於式(1)中，R2選自(i)碳數1~10之伸烷基或(ii)
R2之碳數1~10之伸烷基包含直鏈、支鏈及環狀之伸烷基。伸烷基之碳數較佳為4~10，更佳為6~8。作為較佳之伸烷基，例如可列舉己烯、辛烯等。
於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基。於實施態樣1中，R6及R7較佳為碳數2~4之直鏈伸烷基，更佳為伸乙基。
又，於式(2)中，m為1~5之整數，較佳為m為2或3。
於實施態樣1中，特佳為式(2)所表示之部分形成三乙二醇鏈、亦即-CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2-。
於式(1)中，R3及R4可相同亦可不同，各自獨立地表示氫原子、經取代或未經取代之碳數1~4之直鏈或支鏈烷基。於實施態樣1中，較佳為R3及R4均為氫。
於式(1)中，X-表示抗衡離子，較佳為選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
於式(1)中，n表示0~30。於n為較大之數之情形時，實施態樣1之非水系電解液之黏性提高，性能降低，因此較佳為n為0~2之整數，亦即咪唑鎓鹽部分為二聚物、三聚物、四聚物之情形。又，更佳為n為1~2之整數，亦即咪唑鎓鹽部分為三聚物、四聚物之情形。
一般情況下，電容器係其厚度越窄越顯示出較高之電容。於將電雙層考慮為電容器之電雙層電容器中，於電解質中使用將離子性固體溶解於溶劑中而成之溶液之情形時，於其離子強度較低之狀態下，電雙層之厚度變大，其結果電容降低。然而，作為室溫熔鹽之離子液體之離子強度明顯較高，因此形成包含含有陽離子、陰離子層之多層結構(5層左右)之電雙層。已知該離子液體之電雙層與一般之電雙層相比而言厚度極小，因此提供較高之電容(Fujimoto,T；Awaga,K.Phys.Chem.Chem.Phys.2013,15,8963-9006)。此處，並非意欲限定於理論，但認為藉由對陽離子之化學結構進行低聚物化，由於鍵結效應而抑制離子液體分子之擴散，進而藉由多價陽離子之多點相互作用之效應而使與電極表面之負電荷之靜電性相互作用增長，藉此可形成厚度較薄之穩定之電雙層，其結果提供較高之電容。另一方面，若n成為4以上，則系統之黏性提高，分子之分子移動性降低，高頻率時之電容降低。
再者，於n較大之情形時，於式(1)之離子性液體之合成時，並未 使用逐次合成法而是使用連續合成法，於此情形時，式(1)之離子性液體為包含數種n之化合物之混合物，n成為該等之平均值。實施態樣1亦包含式(1)所表示之離子性液體為此種混合物之情形。
實施態樣1之非水系電解液亦可含有2種以上通式(1)所表示之離子液體、例如n不同之複數種低聚物離子液體。
又，為了使黏性降低，實施態樣1之非水系電解液亦可進而含有下述通式(3)所表示之單體離子液體。
於式(3)中，R1、R3、R4、R5及X-如式(1)中所定義。
此處，實施態樣1之非水系電解液中所含之通式(3)所表示之單體離子液體與構成該非水系電解液中所含之通式(1)所表示之離子液體之單體的部分(亦即R1、R3、R4、R5及X-)可相同亦可不同。
作為通式(3)所表示之單體離子液體，較佳為丁基甲基咪唑鎓六氟磷酸鹽或丁基甲基咪唑鎓雙(三氟甲磺醯基)亞胺。
於通式(1)所表示之離子液體(A)相對於A與通式(3)所表示之單體離子液體(B)之合計之比過少之情形時，存在A無法發揮出充分之效果之情形，因此A相對於A與B之合計之比以質量比計而言較佳為至少0.1，更佳為至少0.5。以下，將通式(1)所表示之離子液體、及通式(1)所表示之離子液體與通式(3)所表示之單體離子液體之混合物合併稱為實施態樣1之離子液體。
實施態樣1之非水系電解液中，除了實施態樣1之離子液體以 外，亦可適宜添加其他溶劑，例如碳酸丙二酯、γ-丁內酯、乙腈、二甲基甲醯胺或環丁碸衍生物等。
(2)實施態樣2之非水系電解液
本發明之另1個實施態樣係下述通式(4)所表示之離子液體。
又，本發明之另1個實施態樣係含有下述通式(4)所表示之離子液體的非水系電解液(以下亦稱為「實施態樣2之非水系電解液」)。
於式(4)中，R8~R10可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~10之直鏈或支鏈烷基。
於實施態樣2中，R8~R10較佳為碳數1~6之直鏈烷基，亦即甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基。於實施態樣2中，特佳為R8及R9為乙基、R10為甲基。
R11係以如下之式(2)而表示。
關於式(2)之R6、R7及m，與關於實施態樣1之非水系電解液而記載者同樣。
Y-表示抗衡離子，較佳為選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
實施態樣2之非水系電解液亦可含有2種以上通式(4)所表示之離子液體。
又，實施態樣2之非水系電解液亦可進而含有下述通式(5)所表示之單體離子液體。
於式(5)中，R8~R10及Y-如式(4)中所定義。
以下，將通式(4)所表示之離子液體、及通式(4)所表示之離子液體與通式(5)所表示之單體離子液體之混合物合併稱為實施態樣2之離子液體。
此處，實施態樣2之非水系電解液中所含之通式(5)所表示之單體離子液體可與構成該非水系電解液中所含之通式(4)所表示之離子液體之單體之部分(亦即，R8~R10及Y-)相同亦可不同。
作為通式(5)所表示之單體離子液體，較佳為N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨雙(三氟甲基磺醯基)亞胺等。
通式(4)所表示之離子液體(C)與通式(5)所表示之單體離子液體 (D)之體積比可根據C之離子液體之種類而變化。
於實施態樣2之非水系電解液中，除了C與D以外，亦可適宜添加其他溶劑，例如水、碳酸丙二酯、γ-丁內酯、乙腈、二甲基甲醯胺或環丁碸衍生物等。
式(1)之化合物可藉由上述專利文獻6(WO2013/172350)、WO2014/175449中所記載之方法而合成。
作為式(4)之化合物之合成方法之一例，表示R8及R9為乙基、R10為甲基，Y-為(CF3SO2)2N-之本發明之化合物3之合成方法。
(1)化合物3a之合成
於氬氣環境下，於三乙二醇雙(對甲苯磺酸酯)之乙腈溶液中添加N,N-二乙基甲基胺，對混合液進行加熱混合。將反應混合物於減壓下進行濃縮、乾燥，於黏稠之殘渣中添加二氯甲烷後，藉由乙酸乙酯等進行清洗。藉由旋轉蒸發器及真空烘箱對離子液體層進行乾燥，獲得作為透明之黏稠液體的化合物3a。
(2)化合物3之合成
於化合物3a之乙腈溶液中添加溶解有雙(三氟甲磺醯基)亞胺鋰之水溶液，對混合物進行攪拌。反應混合物分離為水層與離子液體層， 將上清液之水層分離後，於剩餘之離子液體層中加入二氯甲烷等，藉由蒸餾水對有機層進行清洗。藉由旋轉蒸發器對離子液體層進行濃縮，於真空烘箱中乾燥一晚，獲得作為黏稠液體之化合物3。
實施態樣1及實施態樣2之非水系電解液(以下，將實施態樣1及實施態樣2之非水系電解液合併稱為「本發明之非水系電解液」)之較佳態樣為電化學裝置用非水系電解液。
作為電化學裝置，可列舉電雙層電容器、非水系電解液二次電池、鋰離子電容器、色素增感太陽電池、電雙層電晶體等。以下，關於各種電化學裝置而加以詳細說明。
2.電雙層電容器
(1)電雙層電容器用非水系電解液
本發明之非水系電解液之1個較佳之態樣為電雙層電容器用非水系電解液。
(1)電雙層電容器用非水系電解液
本發明之電雙層電容器用非水系電解液可僅僅為本發明之離子液體(亦將實施態樣1之離子液體與實施態樣2之離子液體合併稱為「本發明之離子液體」)，亦可含有1種或2種以上有機溶劑、1種或2種以上電解質、及1種或2種以上添加劑。
本發明之電雙層電容器用非水系電解液中的本發明之離子液體以外之成分之含量係每100質量份電解液中較佳為1質量份~90質量份，更佳為10質量份~80質量份。於單獨使用本發明之離子液體作為電解液之情形時，雖然可期待電容增加，但若考慮於低溫下使用，則為了抑制由於離子液體之黏度增加而引起之電阻增加，較佳為加以稀釋而使用。本發明之離子液體以外之成分之含量若超過90質量份，則存在無法起到本發明之離子液體之效果之情形。
(1-1)有機溶劑
有機溶劑之種類並無特別限定，例如為環狀碳酸酯化合物、環狀酯化合物、亞碸化合物、碸化合物、醯胺化合物、鏈狀碳酸酯化合物、鏈狀醚化合物、環狀醚化合物、鏈狀酯化合物及含磷有機溶劑等。
其中，較佳為環狀碳酸酯化合物、環狀酯化合物、亞碸化合物、碸化合物及醯胺化合物，更佳為環狀碳酸酯化合物。其原因在於：相對介電常數高，因此電解液之介電常數提高。
或者，較佳為鏈狀碳酸酯化合物、鏈狀醚化合物、環狀醚化合物及鏈狀酯化合物，更佳為鏈狀碳酸酯化合物。電解液之黏度降低，因此離子移動性提高。因此，於電容器中輸出密度等蓄電特性提高。特別是鏈狀碳酸酯化合物之黏度明顯較低，因此即便於低溫環境中，電解液之性能亦提高。
環狀碳酸酯化合物之具體例為碳酸乙二酯、碳酸1,2-丙二酯、碳酸1,3-丙二酯、碳酸1,2-丁二酯、碳酸1,3-丁二酯、碳酸1,1-二甲基乙二酯、碳酸氟乙二酯及碳酸二氟乙二酯等。
環狀酯化合物之具體例為γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、δ-己內酯及δ-辛內酯等。
亞碸化合物之具體例為二甲基亞碸、二乙基亞碸、二丙基亞碸、二苯基亞碸及噻吩等。
碸化合物之具體例為甲基碸、二乙基碸、二丙基碸、二苯基碸、環丁碸(亦稱為四亞甲基碸)、3-甲基環丁碸、3,4-二甲基環丁碸、3,4-二苯基甲基環丁碸、環丁烯碸、3-甲基環丁烯碸、3-乙基環丁烯碸及3-溴甲基環丁烯碸等。其中較佳為環丁碸及四甲基環丁碸等。
醯胺化合物之具體例為N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺及二甲基乙醯胺等。
鏈狀碳酸酯化合物之具體例為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲酯乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙酯丁酯、碳酸甲酯第三丁酯、碳酸二異丙酯及碳酸第三丁酯丙酯等。
鏈狀醚化合物及環狀醚化合物之各自之具體例為二甲氧基乙烷(DME)、乙氧基甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、二氧雜環戊烷、二烷、1,2-雙(甲氧基羰氧基)乙烷、1,2-雙(乙氧基羰氧基)乙烷、1,2-雙(乙氧基羰氧基)丙烷、乙二醇雙(三氟乙基)醚、丙二醇雙(三氟乙基)醚、乙二醇雙(三氟甲基)醚及二乙二醇雙(三氟乙基)醚等。其中較佳為二氧雜環戊烷。
作為鏈狀酯化合物，較佳為碳數為2~8之單酯化合物及二酯化合物等。單酯化合物及二酯化合物之各自之具體例可列舉甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丁酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯、三甲基乙酸乙酯、丙二酸甲酯、丙二酸乙酯、丁二酸甲酯、丁二酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、乙二醇二乙醯、丙二醇二乙醯等，甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丁酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯及丙酸乙酯等。
作為含磷有機溶劑之具體例，例如為磷酸酯類、亞磷酸酯類、氧化膦類及磷腈類等。磷酸酯類之具體例為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯及磷酸三苯酯等。亞磷酸酯類之具體例為亞磷酸三甲酯、亞磷酸三乙酯及亞磷酸三苯酯等。氧化膦類之具體例為三甲基氧化膦、三乙基氧化膦及三苯基氧化膦等。
再者，有機溶劑亦可為上述以外之其他化合物。其他化合物例如為乙腈、丙腈、硝基甲烷及該等之衍生物等。
(1-2)電解質
作為電解質，包含陽離子及陰離子。陽離子之種類可為1種，亦 可為2種以上。關於陰離子，此方面亦同樣。
作為陽離子之種類，若為任意價數之陽離子，則並無特別限定，例如為四級銨離子、四級鏻離子、吡啶鎓離子、吡咯啶鎓離子、哌啶鎓離子及金屬離子等。
四級銨離子例如為四烷基銨離子等。該四烷基銨離子之具體例為四甲基銨離子、乙基三甲基銨離子、二乙基二甲基銨離子、三乙基甲基銨離子、四乙基銨離子及三甲基丙基銨離子等。
四級鏻離子例如為四烷基鏻離子等。該四烷基鏻離子之具體例為四甲基鏻離子、四乙基鏻離子、四丁基鏻離子、甲基三乙基鏻離子、甲基三丁基鏻離子及二甲基二乙基鏻離子等。
吡啶鎓離子之具體例為1-甲基吡啶鎓、1-乙基吡啶鎓、1-丁基吡啶鎓、1-甲基-3-甲基吡啶鎓、1-甲基-4-甲基吡啶鎓、1-甲基-3,4-二甲基吡啶鎓、1-甲基-3,5-二甲基吡啶鎓及1-甲基-3,4,5-三甲基吡啶鎓等。
吡咯啶鎓離子之具體例為1-二甲基吡咯啶鎓、1-乙基-1-甲基吡咯啶鎓、1-二乙基吡咯啶鎓及1-丁基-1-甲基吡咯啶鎓等。
哌啶鎓離子之具體例為1-二甲基哌啶鎓、1-乙基-1-甲基哌啶鎓、1-二乙基哌啶鎓及1-丁基-1-甲基哌啶鎓等。
金屬離子例如為鹼金屬離子及鹼土金屬離子等。鹼金屬離子之具體例為鋰離子、鈉離子及鉀離子等。鹼土金屬離子之具體例為鎂離子及鈣離子等。
但陽離子之種類亦可為上述以外之其他陽離子。
作為陰離子之種類，若為任意價數之陰離子，則並無特別限定，例如為BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、N(RfSO3)2 -、C(RfSO2)3 -、RfSO3 -(Rf係碳數1~12之氟烷基)、N(FSO2)2 -、F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、NO2 -、ClO4 -、AlCl4 -、AlF4 -、TaF6 -、NbF6 -、SiF6 -、CN-及CH3BF3 - 等。但陰離子之種類亦可為上述以外之其他陰離子。
電解液中之電解質之含量並無特別限定，其中較佳為0.5mol/L~2mol/L。其原因在於可確保電容器之靜電電容，將內部電阻抑制得較低。詳細而言，若含量少於0.5mol/L，則電解液中之離子之絕對量不足，因此存在導致靜電電容降低之可能性。另一方面，若含量多於2mol/L，則電解液中之離子之絕對量變得過剩，因此存在導致內部電阻增加之可能性。
再者，本發明之電雙層用非水系電解液亦可含有1種或2種以上之阻燃劑。其原因在於：對電解液賦予阻燃性，該電解液變得難以燃燒。
電解液中之阻燃劑之含量並無特別限定，其中較佳為相對於有機溶劑而言為1質量%~50質量%，更佳為3質量%~10質量%。其原因在於：避免對電解液之性能帶來不良影響，獲得充分之阻燃性。
該阻燃劑之種類並無特別限定，例如為鹵素系阻燃劑及磷系阻燃劑等。鹵素系阻燃劑之具體例為碳酸二(2,2,2-三氟乙基)酯、碳酸二(2,2,3,3-四氟丙基)酯、碳酸二(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基)酯及2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚等。磷系阻燃劑之具體例為磷酸三甲酯及磷酸三乙酯等。但阻燃劑之種類亦可為上述以外之其他阻燃劑。
(2)電雙層電容器
本發明之另1個實施態樣係包含本發明之電雙層電容器用非水系電解液之電雙層電容器。
電雙層電容器之基本結構例如可列舉於2個極化性電極(正極及負極)之間夾持隔片，含浸有電解液者。作為極化性電極之主成分，自對於電解液而言電化學惰性、且具有適度之導電度考慮，較佳為活性碳、石墨、多并苯系有機半導體等碳質物質，通常情況下正極與負極 之至少一者為碳質物質。
作為本發明之電雙層電容器之形態，可列舉硬幣型、捲繞型、矩形者。
正極例如包含集電體、於該集電體之表面所設之極化性電極層，於該集電體上連接有導線。集電體例如為鋁箔等。極化性電極層例如包含可吸附及脫附離子之活性物質(正極活性物質)中之任意1種或2種以上，該活性物質例如包含碳材料及有機半導體等。
碳材料例如為活性碳、碳奈米管、石墨及石墨烯等，該活性碳例如為木粉系、椰殼系、酚樹脂系、石油焦系、煤焦炭系、瀝青系等原料活化而成之材料。有機半導體例如為多并苯及其衍生物等。
負極例如具有與上述正極同樣之構成。亦即，負極包含連接有導線之集電體、極化性電極層，該極化性電極層包含可吸附及脫附離子之活性物質(負極活性物質)。
活性物質之種類若為上述之碳材料及有機半導體等，則並無特別限定。其中，較佳的是正極活性物質及負極活性物質中之一者或兩者包含碳材料。其原因在於可容易且穩定地吸附及脫附離子，因此獲得優異之性能。
再者，極化性電極層亦可與活性物質一同含有黏結劑及導電性助劑等其他材料中之任意1種或2種以上。
較佳為於該電容器中，如上所述般於正極與負極之間介置隔片。該隔片例如為由高分子化合物而形成之微多孔性膜等，該微多孔性膜可為單層，亦可為多層(複層膜)。
形成微多孔性膜之高分子化合物之種類並無特別限定，例如為聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯醯胺、聚四氟乙烯、聚碸、聚醚碸、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺及聚(甲基)丙烯酸等。而且，高分子化合物可為聚環氧乙烷及聚環氧丙 烷等聚醚類，亦可為羧甲基纖維素及羥丙基纖維素等纖維素類。除此以外，高分子化合物可為上述之一系列之高分子化合物之酯等及其衍生物，亦可為上述一系列之高分子化合物中之2種以上之共聚物及混合物。其中，較佳為聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚碸及纖維素等。
再者，於高分子化合物中亦可含有添加劑中之任意1種或2種以上。該添加劑之種類及含量並無特別限定。
較佳為形成隔片之薄膜如上所述般為微多孔性。其原因在於：電解液容易滲透至隔片，因此該隔片變得容易透過離子。
對膜進行微多孔化之方法並無特別限定，例如為相分離法及延伸法等。於相分離法中，例如於製備含有高分子化合物與有機溶劑等之溶液後，一面使該溶液微相分離一面進行製膜。繼而，藉由將膜中之有機溶劑萃取除去而對該膜進行多孔化。於延伸法中，例如藉由高拉伸比對熔融之高分子化合物進行擠出製膜後，對該膜進行熱處理。繼而，於使膜中之結晶排列為一個方向之後，對該膜進行延伸。藉此於膜中，於結晶間形成間隙，因此該膜多孔化。該微多孔化方法例如可根據用作隔片之膜之種類等而適宜選擇。
封口構件例如為橡膠等，嵌入至殼體之開口部。於電容器之製造步驟中，藉由於開口部附近之殼體之側面形成深沖加工部(凹處)，對該殼體之內側面與封口構件6之外側面之間之間隙進行密封。再者，於封口構件中，為了自殼體之內部向外部導出導線，設有用以使該導線通過之插入孔。
再者，以使安全性提高為目的，電極亦可含有酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫醚系抗氧化劑及受阻胺化合物等添加劑。如上所述地亦可含有添加劑之形態，關於隔片及電解液亦同樣。
3.非水系電解液二次電池
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係非水系電解液二次電池用非水系電解液，作為非水系電解液二次電池，可列舉鋰離子二次電池、鈉離子二次電池等。
(1)鋰離子二次電池用非水系電解液
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係鋰離子二次電池用非水系電解液。
若將本發明之離子液體添加於鋰離子二次電池用非水系電解液中，則起到如下之效果：可並不阻礙鋰離子吸附於負極上而阻礙電池功能地減低電池內部之發熱。
本發明之鋰離子二次電池用非水系電解液係與本發明之離子液體一同通常包含1種或2種以上之有機溶劑、及1種或2種以上之電解質。
本發明之鋰離子二次電池用非水系電解液中之本發明之離子液體之含量係每100質量份電解液中較佳為0.1質量份~50質量份，更佳為1質量份~20質量份。本發明之離子液體之含量若少於0.1質量份，則存在未能獲得充分之效果之情形；若多於50質量份，則存在黏度增加而引起比率特性降低之情形。
作為有機溶劑，並無特別限定，例如可列舉碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、碳酸丁二酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、碳酸二甲酯、丙酸甲酯或乙酸丁酯等酯類，乙腈等腈類，1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二甲氧基甲烷、二甲氧基丙烷、1,3-二氧雜環戊烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃或4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷等醚類，或環丁碸等，該等可單獨使用或將兩種以上混合使用。
電解液之電解質為鋰鹽，選自過氯酸鋰LiClO4、六氟砷酸鋰LiAsF6、六氟磷酸鋰LiPF6、四氟硼酸鋰LiBF4、三氟甲磺酸鋰LiCF3SO3、三氟甲磺醯亞胺鋰LiN(CF3SO2)2、三氟甲基碸甲基化鋰 LiC(CF3SO2)3及其混合物。
(2)鋰離子二次電池
本發明之1個較佳之態樣為包含本發明之非水系電解液之鋰離子二次電池。
本發明之鋰離子二次電池通常包含正極、負極、及本發明之非水系電解液。
(2-1)負極
作為負極，可列舉包含於該技術領域中公知之可電化學性吸藏、放出鋰離子之負極活性物質的電極。作為此種負極活性物質，可使用公知之鋰離子二次電池用負極活性物質，例如可列舉天然石墨(black lead)、高配向性石墨(Highly Oriented Pyrolytic Graphite；HOPG)、非晶質碳等碳質材料。進而，作為其他例，可列舉鋰金屬、或包含鋰元素之合金或如金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物這樣的金屬化合物。例如，作為具有鋰元素之合金，例如可列舉鋁鋰合金、鋰錫合金、鋰鉛合金、鋰矽合金等。而且，作為具有鋰元素之金屬氧化物，例如可列舉鈦酸鋰(Li4Ti5O12等)等。而且，作為含有鋰元素之金屬氮化物，例如可列舉鋰鈷氮化物、鋰鐵氮化物、鋰錳氮化物等。該等負極活性物質可單獨使用1種，亦可併用2種以上。其中，作為負極活性物質，較佳為鈦酸鋰。
上述負極可為僅僅含有負極活性物質者，亦可為除了負極活性物質以外，亦含有導電性材料及黏結材料(黏合劑)之至少一種，作為負極複合材料而附著於負極集電體上之形態者。例如，於負極活性物質為箔狀之情形時，可製成僅僅含有負極活性物質之負極。另一方面，於負極活性物質為粉末狀之情形時，可製成包含負極活性物質及黏結材料(黏合劑)之負極。作為使用粉末狀之負極活性物質而形成負極之方法，可使用刮刀法或利用壓接加壓之成型方法等。
作為導電性材料，例如可使用碳材料，金屬纖維等導電性纖維，銅、銀、鎳、鋁等金屬粉末，聚苯衍生物等有機導電性材料。作為碳材料，可使用活性碳、碳奈米管、碳纖維等。而且，亦可使用對含有芳香環之合成樹脂、石油瀝青等進行焙燒而獲得之中孔碳。
作為黏結劑，例如可較佳地使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)等氟系樹脂、或聚乙烯、聚丙烯等。作為負極集電體，可使用以銅、鎳、鋁、不鏽鋼等為主體之棒狀體、板狀體、箔狀體、網狀體等。
(2-2)正極
作為正極，可使用於該技術領域中公知之電極構成，作為正極活性物質，可列舉鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、鎳酸鋰(LiNiO2)等含有1種以上過渡金屬的含鋰之過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、金屬氧化物、磷酸鐵鋰(LiFePO4)或焦磷酸鐵鋰(Li2FeP2O7)等含有1種以上過渡金屬的含鋰之聚陰離子系化合物、硫系化合物(Li2S)等。於該正極中亦可含有導電性材料或黏結劑。較佳為鈷酸鋰、錳酸鋰。
作為導電性材料及黏結劑(黏合劑)，可使用與上述負極同樣者。
(2-3)隔片
本發明之鋰離子二次電池通常可包含隔片。作為隔片，若為具有將正極層與負極層電性分離之功能者，則並無特別限定，例如可列舉包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、纖維素、聚醯胺等樹脂之多孔質片材，或不織布、玻璃纖維等多孔質絕緣材料等。
(2-4)形狀等
作為本發明之二次電池之形狀，若可收納正極、負極、及電解液，則並無特別限定，例如可列舉圓筒型、硬幣型、平板型、層壓型等。
(3)鈉離子二次電池用非水系電解液
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係鈉離子二次電池用非水系電解液。
若將本發明之離子液體添加於鈉離子二次電池用非水系電解液中，則起到如下效果：可並不阻礙鋰離子吸附於負極上而阻礙電池功能地減低電池內部之發熱。
本發明之鈉離子二次電池用非水系電解液係與本發明之離子液體一同通常包含1種或2種以上之有機溶劑、及1種或2種以上之電解質。
本發明之鈉離子二次電池用非水系電解液中之本發明之離子液體之含量係每100質量份電解液中較佳為0.1質量份~50質量份，更佳為1質量份~20質量份。
本發明之離子液體之含量若少於0.1質量份，則存在未能獲得充分之效果之情形；若多於50質量份，則存在黏度增加而引起比率特性降低之情形。
作為有機溶劑，並無特別限定，例如可列舉於鋰離子二次電池用非水系電解液中所例示之有機溶劑。
電解液中所使用之電解質為鈉鹽，選自過氯酸鈉NaClO4、六氟磷酸鈉NaPF6、四氟硼酸鈉NaBF4、三氟甲磺醯亞胺鈉NaCF3SO3、三氟甲基碸甲基化鈉(CF3SO2)2NNa、三氟甲磺酸鈉NaC(CF3SO2)3及其混合物。
(4)鈉離子二次電池
本發明之1個較佳之態樣係包含本發明之非水系電解液之鈉離子二次電池。
本發明之鈉離子二次電池通常包含正極、負極、及本發明之非水系電解液。
(4-1)負極
作為負極，可列舉包含於該技術領域中公知之可電化學性吸藏、放出鈉離子之負極活性物質的電極。作為此種負極活性物質，可使用公知之鈉離子二次電池用負極活性物質，例如可列舉天然石墨、高配向性石墨、非晶質碳等碳質材料。進而，作為其他例，可例示鈉、鈦、鋅、銦、錫、矽等金屬或半金屬；由上述金屬或半金屬獲得之合金；上述金屬或半金屬之化合物；碳質材料等。再者，合金除了上述金屬及半金屬以外，亦可進而包含其他鹼金屬、鹼土金屬等。
作為上述金屬或半金屬之化合物，可例示鈦酸鋰(例如Li2Ti3O7、Li4Ti5O12等)等含鋰之鈦氧化物；鈦酸鈉(例如Li2Ti3O7、Li4Ti5O12等)等含鈉之鈦氧化物等。
作為負極活性物質，較佳為天然石墨、高配向性石墨、含鈉之鈦氧化物。
上述負極可為僅僅含有負極活性物質者，亦可為除了負極活性物質以外，亦含有導電性材料及黏結材料(黏合劑)之至少一者，作為負極複合材料而附著於負極集電體上之形態者。例如，於負極活性物質為箔狀之情形時，可製成僅僅含有負極活性物質之負極。另一方面，於負極活性物質為粉末狀之情形時，可製成包含負極活性物質及黏結材料(黏合劑)之負極。作為使用粉末狀之負極活性物質而形成負極之方法，可使用刮刀法或利用壓接加壓之成型方法等。
作為導電性材料及黏結劑，例如可列舉於鋰離子二次電池用非水系電解液中所例示之導電性材料及黏結劑。
(4-2)正極
作為正極，可使用於該技術領域中公知之電極構成，作為正極活性物質，正極活性物質係含Na之複合氧化物，可採用作為鈉離子二次電池之正極活性物質而公知之任意者。所謂「含Na之複合氧化 物」係表示除了Na以外，亦含有Na以外之金屬元素(過渡金屬元素等)及/或非金屬元素(P、S等)之氧化物。例如可列舉鈷酸鈉(NaCoO2)、錳酸鈉(NaMn2O4)、鎳酸鈉(NaNiO2)等含有1種以上過渡金屬之含鈉之過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、金屬氧化物、磷酸鐵鈉(LiFePO4)或焦磷酸鐵鈉(Li2FeP2O7)等含有1種以上過渡金屬之含鈉之聚陰離子系化合物等。於該正極中亦可含有導電性材料或黏結劑。
作為導電性材料及黏結劑(黏合劑)，可使用與上述負極同樣者。
(4-3)隔片
本發明之鈉離子二次電池通常可包含隔片。作為隔片，若為具有將正極層與負極層電性分離之功能者，則並無特別限定，例如可列舉包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、纖維素、聚醯胺等樹脂之多孔質片材，或不織布、玻璃纖維等多孔質絕緣材料等。
(4-4)形狀等
作為本發明之二次電池之形狀，若可收納正極、負極、及電解液，則並無特別限定，例如可列舉圓筒型、硬幣型、平板型、層壓型等。
4.鋰離子電容器
(1)鋰離子電容器用非水系電解液
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係鋰離子電容器用非水系電解液。
若將本發明之離子液體添加於鋰離子電容器用非水系電解液中，則可獲得與電雙層電容器之情形同樣高之充放電電容。
本發明之鋰離子電容器用非水系電解液係與本發明之離子液體一同通常包含1種或2種以上之非水溶劑、1種或2種以上之電解質、及視情況之非水溶劑或添加劑。
本發明之鋰離子電容器用非水系電解液中之本發明之離子液體 之含量係每100質量份電解液中較佳為0.1質量份~50質量份，更佳為1質量份~20質量份。本發明之離子液體之含量若少於0.1質量份，則存在未能獲得充分之效果之情形；若多於50質量份，則存在黏度增加而引起比率特性降低之情形。
作為非水溶劑，自將所獲得之非水電解液之黏度抑制得較低等觀點考慮，適宜的是非質子性溶劑。其中，較佳為含有選自由環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、脂肪族羧酸酯、內酯、內醯胺、環狀醚、鏈狀醚、碸、及該等之鹵素衍生物所組成之群中之至少1種。其中，更佳地使用環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯。
作為環狀碳酸酯，例如可列舉碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯、碳酸丁二酯等。
作為鏈狀碳酸酯，例如可列舉碳酸二甲酯、炭酸二乙酯(DEC)、碳酸乙酯甲酯等。
作為脂肪族羧酸酯，例如可列舉乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯等。
作為內酯，例如可列舉γ-丁內酯等。
作為內醯胺，例如可列舉ε-己內醯胺、N-甲基吡咯啶酮等。
作為環狀醚，例如可列舉四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二氧雜環戊烷等。
作為鏈狀醚，例如可列舉1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷等。
作為碸，例如可列舉環丁碸等。
作為鹵素衍生物，例如可列舉4-氟-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、4-氯-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、4,5-二氟-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮等。
該等非水溶劑可單獨使用，亦可組合使用2種以上。
電解質為鋰鹽，其中較佳為選自由LiAlCl4、LiBF4、LiPF6、 LiClO4、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、LiB(C2O4)2、LiSO3CF3及、LiSbF6所組成之群中之至少1種。其中，自離解度較高而可提高電解液之離子導電度，進而由於耐氧化還原特性而具有抑制由於長時間使用所造成之蓄電裝置性能劣化之作用等觀點考慮，更佳為LiBF4及/或LiPF6。該等電解質可單獨使用，亦可組合使用2種以上。
(2)鋰離子電容器
本發明之1個較佳之態樣係包含本發明之非水系電解液之鋰離子電容器。
本發明之鋰離子電容器通常包含正極、負極、及本發明之非水系電解液。
可於本發明之鋰離子電容器中使用之正極、負極、隔片，與可於上述之本發明之鋰離子二次電池中使用之正極、負極、隔片同樣。
5.色素增感太陽電池
(1)色素增感太陽電池用非水系電解液
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係色素增感太陽電池用非水系電解液。
若將本發明之離子液體添加於色素增感太陽電池用非水系電解液中，則可使發電效率提高。推斷其原因在於：於色素吸附電極之表面形成比本發明之離子液體厚之電雙層。
本發明之色素增感太陽電池用非水系電解液係與本發明之離子液體一同通常添加1種或2種以上之有機溶劑、1種或2種以上之電解質、及視需要之添加物。
本發明之色素增感太陽電池用非水系電解液中之本發明之離子液體之含量係每100質量份電解液中較佳為0.1質量份~80質量份，更佳為1質量份~50質量份。本發明之離子液體之含量若少於0.1質量份，則存在未能獲得充分之效果之情形；若多於80質量份，則存在未 能獲得充分之發電效率之情形。
作為有機溶劑，可使用非質子性有機溶劑、離子液體等，較佳為黏度較低、具有充分之離子導電性者。作為非質子性有機溶劑之例，可列舉環丁碸、甲基環丁碸等環狀碸，乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚、聚乙二醇二烷基醚、聚丙二醇二烷基醚等醚類，及N-甲基唑啶酮、二甲基咪唑啉酮等。而且，若為並不使耐久性降低之範圍之少量，則亦可使用作為先前之溶劑的腈化合物或內酯類等。
作為離子液體之較佳例，例如可列舉陽離子為1-甲基-吡啶鎓、1-丁基-吡啶鎓、1-己基-吡啶鎓、1-丁基-3-甲基吡啶鎓等吡啶鎓系，N-甲基-N-丙基吡咯啶鎓等吡咯啶鎓系，吡唑鎓系，脂肪族胺系者，陰離子為四氟硼酸鹽、六氟硼酸鹽、三氟甲磺酸鹽等氟化磺酸、三氟乙酸等氟化羧酸、氰酸酯系、硫氰酸酯系、二氰胺系、以及雙氟磺醯亞胺或雙三氟甲磺醯亞胺等磺醯亞胺系者等。該等物質可單獨使用任意一種，亦可將複數種混合使用。
較佳之電解質可列舉碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀、碘化銫、碘化鈣等金屬碘化物-碘之組合，四烷基碘化銨、四丙基碘化物(TPAI)、吡啶鎓碘化物、咪唑鎓碘化物等4級銨化合物之碘鹽-碘之組合，溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化銫、溴化鈣等金屬溴化物-溴之組合，四烷基溴化銨、吡啶鎓溴化物、四正丁基過氯酸銨(TBAP)等四級銨化合物或溴鹽-溴之組合，亞鐵氰酸鹽-鐵氰酸鹽、二茂鐵-二茂鐵鎓離子等金屬錯合物，多硫化鈉、烷基硫醇-烷基二硫醚等硫化合物、紫羅鹼色素、對苯二酚-醌等。上述電解質可為單獨之組合，亦可混合。而且，作為電解質，亦可於室溫下使用熔融狀態之鹽。於使用該熔鹽之情形時，亦可並不特別使用溶劑。
非水電解液中之電解質濃度較佳為0.01~20mol/L，更佳為0.05~15mol/L。作為電解液中所使用之溶劑，較佳為碳酸乙二酯、碳酸丙 二酯等碳酸酯系溶劑，3-甲基-2-唑啶酮等雜環化合物，二烷、二乙醚、乙二醇二烷基醚等醚系溶劑，甲醇、乙醇、聚丙二醇單烷基醚等醇系溶劑，乙腈、苄腈等腈系溶劑，二甲基亞碸、環丁碸等非質子性極性溶劑等。
於本發明中，電解質亦可藉由添加聚合物、添加油凝膠化劑、包含多官能單體類之聚合、聚合物交聯反應等手法而使其凝膠。作為藉由添加聚合物而使其凝膠化之情形時之較佳之聚合物，可列舉聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯等。作為藉由添加油凝膠化劑而使其凝膠化之情形時之較佳之凝膠化劑，可列舉二亞芐基(dibenzylidene)-D-山梨糖醇、膽固醇衍生物、胺基酸衍生物、反-(1R,2R)-1,2-環己二胺之烷基醯胺衍生物、烷基脲衍生物、N-辛基-D-葡萄醯胺苯甲酸酯、雙頭型胺基酸衍生物、4級銨衍生物等。
作為本發明中之電解質之形成方法，可使用微凹版塗佈、浸漬塗佈、網版塗佈、旋轉塗佈等。於使用固體電解質或p型半導體之情形時可藉由如下方式而形成：將其製成使用任意溶劑之溶液後，使用上述方法而進行塗敷，將基材加熱為任意溫度而使溶劑蒸發等。
(2)色素增感太陽電池
本發明之1個較佳之態樣係包含本發明之非水系電解液的色素增感太陽電池。
本發明之色素增感太陽電池係通常依序形成電極基材、第一透明導電層、吸附(擔載)有色素之金屬氧化物膜、電解質層、第二透明導電層、對向基材而成者，其係以於該電解質層中含有本發明之離子液體為特徵之色素增感太陽電池。
電極基材中所使用之材料若透明，則並無特別限定。具體而言，可使用玻璃或強化玻璃等玻璃類、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙烯硫醚、聚苯乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸樹脂、聚氯乙烯等、三乙醯纖維素、聚醯亞胺、環狀聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴系等之塑膠膜。
至於電極基材之厚度，於材料為塑膠膜之情形時，較佳為10μm以上、500μm以下，更佳為50μm以上、200μm以下，進而更佳為100μm以上、200μm以下。於玻璃類之情形時，較佳為0.1mm以上、5mm以下，更佳為0.5mm以上、4mm以下，進而更佳為0.5mm以上、2mm以下。而且，於電極基材作為光之入射面而使用之情形時，較佳為可見光區域之透過率為85%以上，耐候性優異，且具有可作為指示材料而耐受之強度。
此種電極基材亦可視需要藉由電暈處理、電漿處理、化學品處理等而對表面進行改質。
於本發明中，必需其中一個電極基材透明，但另一個對向基材無需透明。若為可形成具有可形成導電性覆膜之程度的平滑性之表面，且具有夾入密封材之程度之強度者，則所使用之材料並無特別限定，可無拘束地使用無機系材料、有機系材料、金屬系材料等材質。
例如可列舉鉑、金、銀等貴金屬或銅或鋁或碳等導電性材料。若考慮腐蝕或長期耐久性，則較佳為鉑或金、銀等貴金屬材料或碳，較佳為使用蒸鍍有該等貴金屬或碳之玻璃或塑膠。而且對向基材之厚度亦因材質而定，考慮強度與製品之輕量性，較佳為10μm以上、3000μm以下，更佳為50μm以上、1000μm以下。
於本發明之色素增感太陽電池中，於電極基材與吸附有色素之金屬氧化物膜之間設置透明導電層(第一透明導電層)。作為透明導電層，可使用公知之可見光區域之吸收較少且具有導電性之透明導電材料。作為透明導電材料，較佳為摻雜有錫之氧化銦(ITO)、摻雜有鋅之氧化銦(IZO)、摻雜有氟或銦或銻等之氧化錫、摻雜有鋁或鎵等之 氧化鋅等。而且，亦可列舉藉由ITO、TiO2、ZnO等而夾有銀或銀合金(AgAuCu等)之3層型透明導電材料。該等中，特佳為使用ITO或摻雜有氟之氧化錫。
作為透明導電層之形成方法，可利用真空蒸鍍法、反應性蒸鍍法、離子束輔助蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法、電漿CVD法等真空製膜製程。然而並不限定於該等例，可為任意之成膜方法。透明導電層之厚度較佳為50nm以上、1μm以下。雖然因條件而定，但於ITO之情形時，較佳為100nm以上、400nm以下之膜厚，於摻氟氧化錫之情形時，較佳為300nm以上、900nm以下。透明導電層較佳為可見光區域之透過率為65%以上。
作為吸附有色素之金屬氧化物膜，可使用顯示n型或p型半導體之性質之金屬氧化物。具體而言可列舉鋅、鈮、錫、鈦、釩、銦、鎢、鉭、鋯、鉬、錳、鐵、銅、鎳、銥、銠、鉻、釕之氧化物等。而且，亦可使用如SrTiO3、CaTiO3、BaTiO3、MgTiO3、SrNb2O6這樣之鈣鈦礦、或該等之複合氧化物或氧化物混合物等。
金屬氧化物膜之形成方法如下所述。於金屬氧化物之成膜中可使用：與所欲形成之金屬氧化物對應之金屬、金屬氧化物、以金屬亞氧化物等為蒸鍍源而使用利用電子束或電漿槍之加熱的蒸鍍法、或一面導入氧氣一面進行蒸鍍之反應性蒸鍍法。成膜壓力因所使用之蒸鍍源之種類而異，於1×10-2Pa~1Pa之範圍進行。於成膜時，亦可藉由使用任意氣體之電漿或離子槍、自由基槍等而進行輔助。基板溫度可於-50℃至600℃之間任意地選擇，但為了較高地保持多孔性，較佳為300℃以下。而且，根據目標金屬氧化物，亦可使用濺鍍法、離子鍍覆、CVD等真空成膜法。而且，於基材中使用塑膠膜之情形時，若藉由卷對卷方式進行成膜，則可獲得更高之生產性。
以上所獲得之金屬氧化物膜可藉由電漿處理、電暈處理、UV處 理、化學品處理等任意之方法而進行表面處理。而且，亦可使用利用熱之焙燒或使用壓縮機之加壓處置、雷射退火等任意方法而進行後處理。
色素
於本發明中，作為吸附於金屬氧化物膜上之色素，例如作為釕錯合物色素，可無論種類地使用N3、黑色素、聯吡啶-羧酸基、聯吡啶系、啡啉、喹啉、β-二酮錯合物等。除此以外，亦可使用Os金屬錯合物、Fe金屬錯合物、Cu金屬錯合物、Pt金屬錯合物、Re金屬錯合物等金屬錯合物色素，或花青色素或部花青染料等次甲基色素，汞溴紅色素、系色素、卟啉色素、酞菁色素、矢車菊素色素、玫瑰紅色素、偶氮系色素、香豆素系色素等有機系色素等。
該等色素較佳為吸收係數較大且對於反覆之氧化還原而言穩定。而且，上述色素較佳為化學性吸附於金屬氧化物半導體上，較佳為具有羧基、碸基、磷酸基、醯胺基、胺基、羰基、膦基等官能基。
作為對向電極(第二透明導電層)，可列舉鉑或金、銀等貴金屬材料，銅或鋁或碳等導電性材料。若考慮腐蝕或長期耐久性，則理想的是鉑或金、銀等貴金屬材料，或碳，較佳為使用蒸鍍有該等貴金屬或碳之玻璃或塑膠。而且，為了獲得具有可見光透過性之色素增感太陽電池，該對向電極亦可使用ITO、氧化錫、摻雜有氟之氧化錫等透明導電膜。
而且，於本發明之色素增感太陽電池中，亦可視需要設置導電性觸媒層。作為導電性觸媒層，可使用任意之導電性材料，可列舉鉑或金、銀、銅等金屬、或碳等。而且，亦可使用聚苯胺、聚噻吩、PEDOT、聚吡咯等導電性材料。於形成該等時，可使用與透明導電層同樣之真空成膜法、或對將該等材料之微粒子製成糊劑者進行濕式塗佈之方法。
導電性觸媒層之厚度較佳為0.1nm以上、500nm以下，更佳為5nm以上、200nm以下，進而更佳為5nm以上、150nm以下。而且，於導電性觸媒使用碘等氧化還原系之情形時，使用鉑、碳等氧化能力強之材料。於使用固體狀電荷傳輸材料之情形時，較佳為使用功函數接近其之材料。具體而言，較佳為功函數為4.5eV以上。
而且，本發明之色素增感太陽電池亦可於電極基材與對向基材之間設置密封電解質層之密封材。作為密封材，要求耐候性、耐光性、高防濕性、耐熱性。進而，為了防止電解液之蒸散，較佳為不溶於電解液中之物質，藉由將膜狀之樹脂(例如聚乙烯樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯等)貼合於電極周邊，進行加熱或一面施加壓力一面進行加熱，藉此使膜融合而進行密封。進而，使用接著劑(例如環氧系樹脂、矽系樹脂等)對其周圍進行密封，藉此可完全地防止電解液蒸散。
6.電雙層電晶體
本發明之非水系電解液之另1個較佳之態樣係電雙層電晶體用非水系電解液。
若將本發明之離子液體添加於電雙層電晶體用非水系電解液中，則可降低動作電壓，使電荷遷移率提高。推斷其原因在於：所誘發之電雙層使源汲極電極間之半導體之載子密度變化變大，使動作電壓降低。
本發明之電雙層電晶體用非水系電解液可僅僅為本發明之離子液體，亦可含有1種或2種以上之有機溶劑、1種或2種以上之電解質、及添加物。
作為有機溶劑，可列舉碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、γ-丁內酯、環丁碸、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、乙腈等。
作為電解質，除了鋰離子二次電池及鈉離子二次電池中所例示之電解質以外，亦可列舉CsClO4、Sr(ClO4)2等。
作為添加劑，亦可以低驅動電壓化、高電流增益、高響應性為目的而添加奈米粒子或離子作為添加劑。作為奈米粒子，可列舉氧化鋁或氧化鋯、氧化矽、氧化鈦。作為離子，可列舉鋰離子、鉀離子、鈉離子。
本發明之1個較佳之態樣係包含本發明之非水系電解液之電雙層電晶體。
本發明之電雙層電晶體通常包含基板、半導體、閘極電極、源極電極、汲極電極、本發明之非水系電解液。
<基板>
作為構成本發明之有機薄膜電晶體之基板的支持體材料，例如可使用玻璃、石英、氧化鋁、藍寶石、氮化矽、碳化矽等陶瓷基板，矽、鍺、砷化鎵、磷化鎵、氮化鎵等半導體基板，紙、不織布、合成樹脂等。於將本發明之有機薄膜電晶體應用於電子紙中之情形時，支持體材料較佳為合成樹脂，更佳為塑膠膜(片狀之合成樹脂)。作為塑膠膜，例如可列舉包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纖維素(TAC)、乙酸丙酸纖維素(CAP)等之膜等。將塑膠膜作為基板之情形時之基板厚度因合成樹脂之種類等而異，其係具有柔韌性之有機薄膜電晶體，因此較佳為0.1~3.0mm左右，更佳為0.5~1.3mm。
<閘極電極、源極電極及汲極電極圖案之形成方法>
於本發明之有機薄膜電晶體中，源極電極圖案、汲極電極圖案、閘極電極圖案此3種電極圖案可藉由公知之電極形成方法而形成。
例如可列舉藉由真空蒸鍍法、分子束磊晶生長法、離子團束法、低能量離子束法、離子鍍覆法、CVD法、濺鍍法等幹式製程；噴塗法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、浸漬塗佈法、澆鑄法、輥塗法、棒式塗佈法、模嘴塗佈法等濕式製程等各種公知之方法而於整個面形成導電性層之後，使用公知之光微影法或舉離法而形成電極之方法。而且，於基板為塑膠膜等具有柔軟性之基板之情形時，亦可為於基板上貼合金屬箔之後，使用公知之光微影法或舉離法而形成電極之方法。
於可藉由濕式製程而製作之情形時，可直接藉由噴墨而進行圖案化，亦可藉由凸版、凹版、平版、網版印刷、膠版印刷等印刷法對導電性墨水或糊劑進行圖案化。
作為藉由該等電極形成方法而形成之電極材料，若為導電性材料，則並無特別限定，可列舉鉑、金、銀、鎳、鉻、銅、鐵、錫、含銻鉛、鉭、銦、鈀、碲、錸、銥、鋁、釕、鍺、鉬、鎢、氧化錫銻、鋅、碳、石墨、玻璃石墨、銀漿及碳漿、鋰、鈹、鈉、鎂、鉀、鈣、鈧、鈦、錳、鋯、鎵、鈮、鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鋁、鎂/銅混合物、鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋰/鋁混合物等金屬化合物，以及氧化鋅、氧化錫、氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化鋅等導電性金屬氧化物，導電性聚苯胺、導電性聚吡咯、導電性聚噻吩、聚乙烯二氧噻吩與聚苯乙烯磺酸之錯合物等藉由摻雜等而使導電率提高之各種導電性聚合物等。
<半導體材料>
作為本發明之電雙層電晶體中所使用之半導體材料，存在有無機半導體材料或有機半導體材料，於有機半導體材料中可應用各種縮合多環芳香族化合物或共軛系化合物。
於無機半導體材料中使用非晶矽或多晶矽，IGZO或ITO、ZnO、NiO、SnO2、TiO2、VO2、In2O3、SrTiO3等氧化物半導體，有機半導 體，包含富勒烯或碳奈米管、石墨烯之碳半導體。
作為上述縮合多環芳香族化合物，例如可列舉蒽、稠四苯、稠五苯、稠六苯、稠七苯、啒、苉、fulminene、芘、靴二蒽(peropyrene)、苝、聯三芮、quoterylene、蔻、聯十苯、環蒽(circumanthracene)、bisanthene、zethrene、heptazethrene、pyanthrene、violanthene、isoviolanthene、circobiphenyl、anthradithiophene等化合物、及該等之衍生物或前驅物。
作為上述共軛系化合物，例如可列舉聚噻吩及其低聚物、聚吡咯及其低聚物、聚苯胺、聚苯及其低聚物、聚苯乙炔及其低聚物、聚噻吩乙烯及其低聚物、聚乙炔、聚丁二炔、四硫富瓦烯化合物、醌化合物、四氰基喹諾二甲烷等氰基化合物、富勒烯及該等之衍生物或混合物。
而且，特別是可適宜使用聚噻吩及其低聚物中之作為噻吩6聚物之α-六噻吩、α,ω-二己基-α-六噻吩、α,ω-二己基-α-四噻吩、α,ω-雙(3-丁氧基丙基)-α-六噻吩等低聚物。
進而，亦可使用卟啉或銅酞菁、日本專利特開平11-251601號公報中所記載之經氟取代之銅酞菁等金屬酞菁類，Chem.Co mmun.1998，第1661頁或日本專利特開2003-304104號公報等中所記載之卟啉類及其金屬化合物、萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺、N,N'-雙(4-三氟甲基苄基)萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺以及N,N'-雙(1H,1H-全氟辛基)、N,N'-雙(1H,1H-全氟丁基)及N,N'-二辛基萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺衍生物、萘-2,3,6,7-四羧酸二醯亞胺等萘四羧酸二醯亞胺類，及蒽-2,3,6,7-四羧酸二醯亞胺等蒽四羧酸二醯亞胺類等縮合環四羧酸二醯亞胺類，四硫富瓦烯(TTF)-四氰基喹諾二甲烷(TCNQ)錯合物、雙伸乙基二硫基四硫富瓦烯(BEDTTTF)-過氯酸錯合物、BEDTTTF-碘錯合物、TCNQ-碘錯合物等有機分子錯合物，C60、C70、C76、C78、 C84等富勒烯類，SWNT等碳奈米管，部花青色素類，半花青色素類等色素等。
該等π共軛系材料中，自獲得較高之電荷遷移率考慮，較佳為稠五苯等縮合多環芳香族化合物之衍生物、聚噻吩及其低聚物、富勒烯類、縮合環四羧酸二醯亞胺類、金屬酞菁及金屬卟啉。
至於使用有機半導體材料而形成本發明之有機薄膜電晶體之半導體膜，可藉由公知之方法而形成，例如可列舉真空蒸鍍、MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束磊晶法)、離子團束法、低能量離子束法、離子鍍覆法、濺鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)、雷射蒸鍍、電子束蒸鍍、電鍍、旋轉塗佈、浸漬塗佈、棒式塗佈法、模嘴塗佈法、噴塗法、及LB法等，以及網版印刷、噴墨印刷、刮刀塗佈等方法。自工業生產性之觀點考慮，較佳為藉由流延塗佈、旋轉塗佈、印刷、噴墨法、切除法等將溶解於適宜之溶劑中且視需要加入添加劑而製備之溶液設置於基板上。
於此情形時，溶解有機半導體材料之溶劑若為可溶解有機半導體材料而製備適宜濃度之溶液者，則並無特別限制，具體而言可列舉二乙醚或二異丙醚等鏈狀醚系溶劑，四氫呋喃或二烷等環狀醚系溶劑，丙酮或甲基乙基酮等酮系溶劑，氯仿或1,2-二氯乙烷等鹵代烷系溶劑，甲苯、鄰二氯苯、硝基苯、間甲酚等芳香族系溶劑，N-甲基吡咯啶酮、二硫化碳等，其中較佳為己烷、環己烷、甲苯等。
有機半導體膜之膜厚並無特別限制，但所獲得之電晶體之特性受到有機半導體膜之膜厚較大影響之情形較多，其膜厚因有機半導體而異，但一般情況下較佳為1μm以下，特佳為10nm~300nm。有機半導體膜可以使有機半導體材料活化為目的而視需要進行退火處理。
[實施例]
藉由實施例對本發明加以更詳細之說明，但本發明並不限定於 該等實施例。
1.試樣
藉由以下之順序而合成以下所示之離子液體。
化合物1(IL4TFSI)
化合物2(IL2TFSI)
化合物3(AM2TFSI)
比較化合物1(BMITFSI)
比較化合物2(DEMETFSI)
化合物1係藉由以下之順序而合成。
(1)化合物1a之合成
化合物1a係依照WO2013/172350之實施例中所記載之合成例1之順序而合成。
(2)化合物1之合成
於化合物1a(5.51g、3.93mmol)之乙腈溶液(10mL)中，添加溶解有雙(三氟甲磺醯基)亞胺鋰(5.41g、18mmol)之水溶液(15mL)，將混合物於25℃下進行2小時攪拌。反應混合物分離為水層與離子液體層。將上清液之水層分離後，於剩餘之離子液體層中加入15mL之二氯甲烷，藉由蒸餾水(45mL)對有機層進行3次清洗。藉由旋轉蒸發器對離子液體層進行濃縮，使用P2O5而於105℃、真空烘箱中進行一夜之乾燥，獲得作為黏稠液體之化合物1(6.63g、3.56mmol、產率：91%)。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)9.08(s,2H),9.04(s,2H),7.74(s,2H),7.68-7.66(m,6H),4.32-4.27(m,12H),4.14(t,J=7.2Hz,4H),3.71-3.69(m,12H),1.73(tt,J=7.2Hz,4H),1.24(tq,J=7.2Hz,4H),0.85(t,J=7.2Hz,6H)；13C NMR(125MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)136.3,136.2,122.8,122.6,122.3,69.3,68.2,68.1,48.8,48.6,31.3,18.7,13.2.
化合物2係依照專利文獻6之實施例中所記載之合成例2之順序而合成。
化合物3係依照以下之順序而合成。
(1)化合物3a之合成
於氬氣環境下，於三乙二醇雙(對甲苯磺酸酯)(2.34g、5.01mmol)之乙腈溶液(3mL)中添加N,N-二乙基甲基胺(3mL、24.3mmol)，藉由微波合成裝置CEM公司之Discover(註冊商標)之標準模式，於110℃下對混合液進行2小時之加熱混合。將反應混合物於減壓下進行濃縮、乾燥，於黏稠之殘渣中添加二氯甲烷(10mL)。藉由乙酸乙酯(10mL)進行3次清洗。使用旋轉蒸發器、及P2O5，於105℃下藉由真空烘箱對離子液體層進行一夜乾燥，獲得作為透明黏稠液體之化合物3a(3.00g、4.74mmol、產率：95%)。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)7.47(d,J=8Hz,4H),7.11(d,J=7Hz,4H),3.78(t,J=4.3Hz,4H),3.58(s,4H),3.44(t,J=4.8Hz,4H),3.32(q,J=7.3Hz,8H),2.95(s,6H),2.28(s,6H),1.18(t,J=7.3Hz,12H)；13C NMR(125MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)145.8,137.6,128.1,125.5,69.3,63.6,59.1,56.3,47.2,20.8,7.59
(2)化合物3之合成
於化合物3a(3.00g、4.74mmol)之乙腈溶液(2mL)中，添加溶解有雙(三氟甲磺醯基)亞胺鋰(2.98g、10.4mmol)之水溶液(3.5mL)，於 25℃下對混合物進行2小時攪拌。反應混合物分離為水層與離子液體層。於將上清液之水層分離後，於剩餘之離子液體層中加入5mL之二氯甲烷，藉由蒸餾水(15mL)對有機層進行3次清洗。藉由旋轉蒸發器對離子液體層進行濃縮，使用P2O5於105℃下、真空烘箱中進行一夜乾燥，獲得作為黏稠液體之化合物3(3.74g、4.39mol、產率：93%)。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)3.79(t,J=4.8Hz,4H),3.59(s,4H),3.43(t,J=4.8Hz,4H),3.25(q,J=7.2Hz,8H),2.94(s,6H),1.20(t,J=7.0Hz,12H)；13C NMR(125MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm)119.5(q,J=320Hz),69.3,63.6,59.1,56.4,47.2,7.5；ESI-MS：m/z 570.2261([M-TFSI]+,C18H38F6N3O6S2之計算值為+570.2100).
比較化合物1係自阿爾多里奇公司購入。
比較化合物2係自關東化學股份有限公司購入。
[實驗例1]
使用電雙層電晶體之比較評價
(1)實驗手法
以SrTiO3單晶之原子標度於顯示平坦之(001)面之基板(自Furuuchi Chemical購入)上製成如圖1所示之電極裝置。金/鈦電極係以進行歐姆接觸之方式藉由電子束蒸鍍而製成。以分別覆蓋閘極電極與通道整體之方式設置各種離子液體之液滴，以於其他電極上並不接觸離子液體之方式製作裝置。
對於如上所述而製作之裝置，以5mV/s之掃描速度，於室溫(300K)條件下緩緩施加閘極電壓(VG)0~3V。此處，將源極電極-汲極電極間電壓(VD)設為100mV。於該條件下，測定與閘極電壓施加相應而流動之源極電極-汲極電極間電流(ID)(結果1)與根據施加磁場時所產生 之電壓而求出之電子密度(結果2)。
(2)結果1(轉移曲線之性能提高之暗示)
如圖2左所示之轉移曲線所示，關於所有裝置，觀察到如下現象：與閘極電壓施加(VG)相應地通道表面之電荷密度上升，因此於源極電極-汲極電極間產生電流(ID)。進而，藉由以與閘極電壓之電位分佈相應之對離子液體-通道所施加之電壓(VR)為基準而獲得遲滯較少之轉移曲線圖2右。而且，所流動之電流值於各種離子液體中不同，若將化合物1、2、比較化合物1之結果加以比較，則於同一閘極電壓施加時所流動之電流值具有四聚物>二聚物>單體之關係，暗示了各離子液體顯示不同之電容。
(3)結果2(利用霍爾效應測定之電容確定)
嘗試利用上述所暗示之低聚物離子液體之高電容化之直接手法之觀察。若於電流於源極電極-汲極電極間流動之條件下，施加強磁場，該磁場係直行貫穿平面裝置之磁場，則對流動之電子施加勞侖茲力，藉此於平面裝置內之與源極電極-汲極電極間電流正交之朝向產生電壓(霍爾效應)。該電壓依賴於通道電極內之平面電子密度，因此可藉由測定伴隨著該霍爾效應之電壓差而直接求出平面電子密度。將求出對於該施加電壓的平面電子密度之結果表示於圖3中。可知電容響應平面電子密度相對於電壓之斜率，其係如結果1中所暗示般為四聚物>二聚物>單體之順序。
[實驗例2]
利用電化學阻抗測定之比較評價
上述電晶體之測定結果係表示於SrTiO3表面之電容。為了表示該低聚物化所造成之電容增加並不依賴於所使用之電容器之基板，進行於電極中使用金之電化學阻抗測定。
(1)手法
將使用50μm粒子對電極表面進行了研磨之金電極( 3mm)(作用電極)、鉑黑(相對電極)與Ag/AgCl(於離子液體中)(參考電極)浸漬於各種離子液體中，以頻率為105~10-1Hz施加相對於偏壓電壓而言為±10mV之交流電壓，藉此進行阻抗測定。
(2)結果3(阻抗測定)
根據由各種測定所獲得之阻抗測定之結果而製成波德圖，藉由進行擬合而進行電容之評價。其結果確認於施加-0.5V之偏壓電壓時，明顯地由於四聚物>二聚物>單體之低聚物化而造成電容增加。另一方面，於施加+0.5V時，並未發現由於低聚物化所造成之電容增加。此現象如實地顯示了將陽離子低聚物化之本系統之特徵。亦即，認為於電極帶負電時，於電極附近產生與陽離子之相互作用，因此顯示低聚物化之效果，相對於此，於帶正電時，陰離子並未連結，因此並未顯示陽離子之低聚物化之影響。
如上述實驗例所示，藉由使構成離子液體之陽離子之化學結構低聚物化，可使離子液體之電容飛躍性提高。
[非水電解液之製作]
於包含30體積%碳酸乙二酯、30體積%碳酸二甲酯、40體積%碳酸甲酯乙酯之混合溶劑中，以1mol/L之濃度溶解LiPF6而製備電解質溶液。
將10wt%之[表]中所記載之化合物溶解於電解質溶液中作為電解液添加劑而製作本發明之非水電解液。
實施例3：化合物4
實施例4：化合物5
比較例1：比較化合物3
比較例2：無添加劑
化合物4
化合物5
比較化合物3
[非水電解液二次電池之製作及評價]
於實施例3~4及比較例1~2中，依照以下之製作順序製作非水電解液二次電池(鋰離子二次電池)。
<製作順序> [正極之製作]
將90質量份作為活性物質之LiMn2O4、5質量份作為導電材料之乙炔黑、及5質量份作為黏合劑之聚偏二氟乙烯(PVDF)加以混合後，使其分散於140質量份N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中而製為漿料狀。將該漿料塗佈於鋁製集電體上加以乾燥後，進行加壓成型。其後，將該正極切為特定大小而製作圓盤狀正極。
[負極之製作]
將97.0質量份作為活性物質之人造石墨、1.5質量份作為黏合劑之苯乙烯丁二烯橡膠、及1.5質量份作為增黏劑之羧甲基纖維素加以混合，使其分散於120質量份水中而製為漿料狀。將該漿料塗佈於銅製負極集電體上加以乾燥後，進行加壓成型。其後，將該負極切為特定大小，製作圓盤狀負極。
[電池之組裝]
將所獲得之圓盤狀正極與圓盤狀負極夾住厚度為25μm之聚乙烯製微多孔膜隔片而保持於殼體內。其後，將上述製備之各非水電解液注入至殼體內，將殼體密閉、密封而製作實施例及比較例之非水電解液二次電池( 20mm、厚度為3.2mm之硬幣型)。
[電池評價]
藉由下述試驗法評價實施例3~4及比較例1~2之非水電解液二次電池之放電電容。
<放電電容試驗方法>
將非水電解液二次電池放入至25℃之恆溫槽內，以充電電流0.3mA/cm2(相當於0.2C之電流值)定電流定電壓充電至4.3V，以放電電流0.3mA/cm2(相當於0.2C之電流值)定電流放電至3.0V，進行5次上述操作。以將實施例3設為100之情形時之比例而求出第5循環之各電池之放電電容。
實施例3：100
實施例4：100
比較例1：70
比較例2：101
[非水電解液之熱分析]
藉由大氣環境下之示差熱分析(DTA)而評價上述所製備之各非水電解液之穩定性。以將實施例1設為100之情形時之比例而求出70℃至150℃中所觀測之發熱峰面積。
實施例3：100
實施例4：114
比較例1：133
比較例2：138
根據上述結果，可知於將本發明之離子液體用作非水電解液二 次電池用電解液添加劑之情形時，即便不使電容降低，亦可賦予安全性，因此有用。
[色素增感太陽電池之評價]
其次，對將本發明之非水系電解液用作色素增感太陽電池之電解液之例加以說明。色素分別單獨進行評價，但亦考慮組合複數種色素之情形。
<氧化鈦載體之製造(導電性基板11)>
準備縱2.0cm×橫1.5cm×厚1.1mm之包含導電性玻璃基板(F-SnO2)之導電性基板11。繼而，於導電性基板11上，以包圍縱0.5cm×橫0.5cm之四邊形之方式貼厚度為70μm之遮蔽膠帶，於該四邊形之部分以成為均勻厚度之方式塗佈3cm3金屬氧化物漿料而使其乾燥。 作為金屬氧化物漿料，使用以成為10重量%之方式使氧化鈦粉末(TiO2、日揮觸媒化成公司製造之PST-18NR)懸浮於水中者。繼而，剝去導電性基板11上之遮蔽膠帶，藉由電爐，以450℃對該基板進行30分鐘之焙燒，形成厚度約5μm之金屬氧化物半導體層12。
<擔載體(作用電極10)之製造>
將以下之化合物A~化合物E以成為0.3mm之濃度之方式溶解於乙醇中，製備色素溶液。繼而，浸漬上述所製造之以氧化鈦為載體之導電性基板11，製作擔載有色素化合物13之作用電極10。
化合物A：釕錯合物色素N3
化合物B：吲哚啉系有機色素D102
化合物C：咔唑系有機色素1
化合物D：咔唑系有機色素2
化合物E：花青系有機色素
<光電轉換元件之製造及轉換效率評價>
如圖5所示般，使所製作之作用電極10與作為導電性基板21之塗Pt不鏽鋼板(對向電極20)介隔間隔件(63μm)而對向，於該等之間配置電解質含有層30，藉由夾具將該等固定，於電解質含有層30中滲透表1中所示之電解液，製作光電轉換元件。藉由開口部為1cm2之遮罩覆蓋槽上部，以AM-1.5G、100mW/cm2之太陽模擬器測定光發電特性(短路電流密度、開路電壓、填充因數、光電轉換效率)。將結果表示於表2中。
此處，根據藉由太陽模擬器而測定之I-V特性，將0V時之電流稱 為短路電流Isc(A)，將Isc除以太陽電池之受光面積之值定義為短路電流密度Jsc(A/cm2)。將於太陽電池中並不流動電流時之電壓稱為開路電壓Voc(V)，將自太陽電池取出之最大輸出Pmax(W)除以Isc與Voc之值定義為填充因數FF。光電轉換效率η(%)可藉由Jsc與Voc、FF之積除以入射光Is(mW/cm2)而求出。使短路電流密度Jsc、開路電壓Voc、填充因數FF之值提高關係到太陽電池之特性改良。
FF=Pmax/(Isc×Voc) η(%)={(Jsc[A/cm2]×Voc[V]×FF)/Is[W/cm2]}×100
電解液1~7之製作
相對於乙腈，混合有碘化鋰(0.10mol/L)、碘(0.05mol/L)、碘化1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓(0.50mol/L)、表中記載之濃度的表1中所示之各電解液添加劑者
以下表示各電解液之添加劑明細。
比較化合物4：碘化二甲基丙基咪唑鎓(DMPII)
比較化合物5：二甲基丙基咪唑鎓雙(三氟甲基磺醯基)亞胺(DMPITFSI)
比較化合物6：四己基碘化銨(THAI)
根據表2之結果可知於將本發明之離子液體用作光電轉換元件用電解液添加劑之情形時，可達成較高之轉換效率，因此表示其係有用者。

Claims (18)

  1. 一種非水系電解液，其含有至少1種下述通式(1)所表示之離子液體， (式中，R1及R5可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~7之直鏈或支鏈烷基，R2係選自(i)碳數1~10之伸烷基或(ii) (於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)R3及R4可相同亦可不同，各自獨立地表示氫原子、經取代或未經取代之碳數1~4之直鏈或支鏈烷基， X-表示抗衡離子，n表示0~30)。
  2. 如請求項1之非水系電解液，其中X-選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
  3. 如請求項1或2之非水系電解液，其進而含有下述通式(3)所表示之單體離子液體， (式中，R1、R3、R4、R5及X-如式(1)中所定義)。
  4. 如請求項3之非水系電解液，其中上述單體離子液體係丁基甲基咪唑鎓六氟磷酸鹽或丁基甲基咪唑鎓雙(三氟甲磺醯基)亞胺。
  5. 一種非水系電解液，其含有下述通式(4)所表示之離子液體， (式中，R8~R10可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~10之直鏈或支鏈烷基，R11係以如下之式(2)而表示， (於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)Y-表示抗衡離子)。
  6. 如請求項5之非水系電解液，其中Y-選自PF6 -、(CF3SO2)2N-、BF4 -、Cl-或Br-。
  7. 如請求項5或6之非水系電解液，其進而含有下述通式(5)所表示之單體離子液體， (式中，R8~R10及Y-如式(4)中所定義)。
  8. 如請求項1至7中任一項之非水系電解液，其係電化學裝置用非水系電解液。
  9. 如請求項8之非水系電解液，其中上述電化學裝置係電雙層電容器。
  10. 如請求項8之非水系電解液，其中上述電化學裝置係非水系電解液二次電池。
  11. 如請求項8之非水系電解液，其中上述電化學裝置係色素增感太陽電池。
  12. 如請求項8之非水系電解液，其中上述電化學裝置係電雙層電晶 體。
  13. 一種電雙層電容器，其包含如請求項1至12中任一項之非水系電解液。
  14. 一種非水系電解液二次電池，其包含如請求項1至12中任一項之非水系電解液。
  15. 一種鋰離子電容器，其包含如請求項1至12中任一項之非水系電解液。
  16. 一種色素增感太陽電池，其包含如請求項1至12中任一項之非水系電解液。
  17. 一種電雙層電晶體，其包含如請求項1至12中任一項之非水系電解液。
  18. 一種離子液體，其係以下述通式(4)而表示： (式中，R8~R10可相同亦可不同，各自獨立地表示經取代或未經取代之碳數1~10之直鏈或支鏈烷基，R11係以如下之式(2)而表示， (於式(2)中，R6及R7可相同亦可不同，各自獨立地表示碳數1~4之直鏈或支鏈伸烷基，m表示1~5之整數)Y-表示抗衡離子)。
TW105123356A 2015-07-22 2016-07-22 非水系電解液 TW201708206A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015145319 2015-07-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201708206A true TW201708206A (zh) 2017-03-01

Family

ID=57834427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105123356A TW201708206A (zh) 2015-07-22 2016-07-22 非水系電解液

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6730723B2 (zh)
TW (1) TW201708206A (zh)
WO (1) WO2017014310A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7253098B2 (ja) * 2021-09-02 2023-04-05 住友化学株式会社 イオン液体及び複合電解質
WO2023033162A1 (ja) * 2021-09-02 2023-03-09 住友化学株式会社 イオン液体及び複合電解質
WO2023094946A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 株式会社半導体エネルギー研究所 電池、電子機器および車両
WO2023177466A2 (en) * 2022-01-11 2023-09-21 Qiao Quinn Photo-rechargeable battery for greater convenience, lower cost, and higher reliability solar energy utilization

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001199961A (ja) * 2000-01-21 2001-07-24 Fuji Photo Film Co Ltd 重合性溶融塩モノマー、電解質組成物および電気化学電池
JP2003280178A (ja) * 2002-03-26 2003-10-02 Fuji Photo Film Co Ltd 画像形成方法
JP4848735B2 (ja) * 2005-10-18 2011-12-28 日油株式会社 重合性イミダゾール塩の電気化学ディバイス用重合体
JP5014854B2 (ja) * 2007-03-26 2012-08-29 新日鐵化学株式会社 アミノシロキサン系イオン液体
JP5164541B2 (ja) * 2007-11-29 2013-03-21 富士フイルム株式会社 研磨液および研磨方法
JP5667328B2 (ja) * 2011-08-30 2015-02-12 オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド ２つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体、その調製方法及び使用
WO2014175449A1 (ja) * 2013-04-26 2014-10-30 国立大学法人 東京大学 新規グラフェンナノ分散液及びその調製方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6730723B2 (ja) 2020-07-29
JPWO2017014310A1 (ja) 2018-06-14
WO2017014310A1 (ja) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hamsan et al. NH 4 NO 3 as charge carrier contributor in glycerolized potato starch-methyl cellulose blend-based polymer electrolyte and the application in electrochemical double-layer capacitor
Zhang et al. Halide perovskite materials for energy storage applications
Alexandre et al. A highly adhesive PIL/IL gel polymer electrolyte for use in flexible solid state supercapacitors
Iordache et al. Perylene-based all-organic redox battery with excellent cycling stability
Liew et al. Characterization of ionic liquid added poly (vinyl alcohol)-based proton conducting polymer electrolytes and electrochemical studies on the supercapacitors
CN105637677B (zh) 隔膜及包括其的锂‑硫电池
Fu et al. Outstanding charge mobility by band transport in two-dimensional semiconducting covalent organic frameworks
US20140266075A1 (en) Methods Of Enhancing Electrochemical Double Layer Capacitor (EDLC) Performance And EDLC Devices Formed Therefrom
US8767376B2 (en) Electric double layer capacitor
EP2863472B1 (en) Photoelectric conversion element
US20090133746A1 (en) Solid-State Electrolyte Composition Containing Liquid Crystal Materials and Dye-Sensitized Solar Cells Using the Same
JP6730723B2 (ja) 非水系電解液
Orita et al. Application of sulfonium-, thiophenium-, and thioxonium-based salts as electric double-layer capacitor electrolytes
US20150310998A1 (en) Cobalt complexes with tricyanoborate or dicyanoborate counter-anions for electrochemical or optoelectronic devices
Hashmi et al. Polymer electrolytes for supercapacitor and challenges
Dong et al. A piperidinium-based ionic liquid electrolyte to enhance the electrochemical properties of LiFePO 4 battery
Sarang et al. Poly (fluorene-alt-naphthalene diimide) as n-Type Polymer Electrodes for Energy Storage
Biswas et al. Organic supercapacitors as the next generation energy storage device: emergence, opportunity, and challenges
Cui et al. Enhanced photovoltaic performance of quasi-solid-state dye-sensitized solar cells by incorporating a quaternized ammonium salt into poly (ethylene oxide)/poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) composite polymer electrolyte
Karuppasamy et al. Nonaqueous liquid electrolytes based on novel 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (nonafluorobutane-1-sulfonyl imidate) ionic liquid for energy storage devices
EP3237678B1 (en) A pedot coated flexible cellulose paper by interfacial polymerization
KR20120120314A (ko) 전해질 조성물
De et al. Transition metal oxide/electronically conducting polymer composites as electrode materials for supercapacitors
Chowdhury et al. Electrochemical and structural characterization of polyacrylonitrile (PAN)–based gel polymer electrolytes blended with tetrabutylammonium iodide for possible application in dye-sensitized solar cells
Hor et al. High-energy-density 3.5 V carbon supercapacitor fabricated with ionic-liquid-incorporated redox-active gel polymer electrolyte