[go: up one dir, main page]

JP2008130623A - Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device - Google Patents

Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device Download PDF

Info

Publication number
JP2008130623A
JP2008130623A JP2006310885A JP2006310885A JP2008130623A JP 2008130623 A JP2008130623 A JP 2008130623A JP 2006310885 A JP2006310885 A JP 2006310885A JP 2006310885 A JP2006310885 A JP 2006310885A JP 2008130623 A JP2008130623 A JP 2008130623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
electrolyte
electrochemical device
general formula
room temperature
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2006310885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryota Nagamatsu
亮太 永松
Toshiyuki Kiryu
俊幸 桐生
Yasufumi Yamaguchi
容史 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Carlit Co Ltd
Original Assignee
Japan Carlit Co Ltd
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 Japan Carlit Co Ltd filed Critical Japan Carlit Co Ltd
Priority to JP2006310885A priority Critical patent/JP2008130623A/en
Publication of JP2008130623A publication Critical patent/JP2008130623A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】低粘度、高電導度を示す新規な常温溶融塩型電解質を提供し、また、該電解質を使用することで、極低温から高温に至るまで広い温度範囲に渡る過酷な外部環境下においても安全に作動し、優れた電気特性を示す電気化学デバイスを提供すること。
【解決手段】下記一般式1で表される化合物を含有することを特徴とする電気化学デバイス用電解質及びそれを使用してなる電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池、色素増感型太陽電池などの電気化学デバイス。
【化1】

Figure 2008130623

【選択図】なし[Problem] To provide a novel room temperature molten salt electrolyte exhibiting low viscosity and high electrical conductivity, and by using the electrolyte, in a severe external environment over a wide temperature range from extremely low temperature to high temperature. To provide an electrochemical device that operates safely and exhibits excellent electrical properties.
An electrolyte for an electrochemical device comprising a compound represented by the following general formula 1, an electric double layer capacitor, a lithium ion secondary battery, and a dye-sensitized solar cell using the same Electrochemical devices such as.
[Chemical 1]
Figure 2008130623

[Selection figure] None

Description

本発明は、リチウム二次電池、電気二重層キャパシタなどに代表される電気化学デバイスに使用される常温溶融塩型電解質及び該電解質を用いた電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to a room temperature molten salt electrolyte used for an electrochemical device typified by a lithium secondary battery, an electric double layer capacitor and the like, and an electrochemical device using the electrolyte.

近年、高性能化、小型化が進む電子機器用電源、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源等に用いる蓄電デバイスとして、高エネルギー密度が得られるさまざまな二次電池や電気二重層キャパシタ等が注目されている。   In recent years, various secondary batteries and electric double layer capacitors with high energy density are attracting attention as power storage devices used for power supplies for electronic devices, power storage power supplies, electric vehicle power supplies, etc. Has been.

一般に、これら電気化学デバイスに用いられる電解液としては、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート等の非プロトン性溶媒中に、テトラエチルアンモニウム塩等の直鎖アルキル第4級アンモニウム塩や第4級ホスホニウム塩等からなる常温で固体の電解質塩を溶解させたものが知られている。   In general, electrolytes used in these electrochemical devices include linear alkyl quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium salts and quaternary phosphonium salts in aprotic solvents such as γ-butyrolactone and propylene carbonate. A solution in which a solid electrolyte salt is dissolved at room temperature is known.

一方、常温で液状を呈する常温溶融塩型化合物を電気化学デバイスの電解液に用いることが提案されている。これは、常温溶融塩型化合物が不揮発性、難燃性等の特徴を持つため、従来の電解液において用いられてきた有機溶媒を必要とせず、より安全な電気化学デバイスが得られると考えられているためである。   On the other hand, it has been proposed to use a room-temperature molten salt type compound that exhibits a liquid state at room temperature as an electrolyte for an electrochemical device. This is because the room temperature molten salt type compound has characteristics such as non-volatility and flame retardancy, so it does not require an organic solvent that has been used in conventional electrolytes, and a safer electrochemical device can be obtained. This is because.

これら電気化学デバイス用途の常温溶融塩型電解質として、特許文献1にN,N’−ジアルキルイミダゾリウム塩やN−アルキルピリジニウム塩などの常温溶融塩が開示されている。   As these room temperature molten salt electrolytes for electrochemical devices, Patent Document 1 discloses room temperature molten salts such as N, N'-dialkylimidazolium salts and N-alkylpyridinium salts.

しかし、該文献に開示されている常温溶融塩は、粘性が高く電導度が低いため、該常温溶融塩を用いて作製した電気化学デバイスは、内部抵抗が大きくなってしまう欠点がある。   However, since the room temperature molten salt disclosed in the document has high viscosity and low electrical conductivity, an electrochemical device produced using the room temperature molten salt has a drawback that the internal resistance increases.

また、電気化学デバイスは過酷な外部環境に曝されることが想定されるため、電解質としては極低温から高温に至るまでの広い温度範囲において電気化学デバイスを安定に作動させることのできる特性が必要であるが、これを満足するような常温溶融塩型電解質が求められている。   In addition, since electrochemical devices are expected to be exposed to harsh external environments, the electrolyte must have characteristics that allow the electrochemical devices to operate stably over a wide temperature range from extremely low temperatures to high temperatures. However, there is a need for a room temperature molten salt electrolyte that satisfies this requirement.

特開2004−111184号公報JP 2004-111184 A

本発明の目的は、低粘度、高電導度を示す新規な常温溶融塩型電解質を提供し、また、該電解質を使用することで、極低温から高温に至るまで広い温度範囲に渡る過酷な外部環境下においても安全に作動し、優れた電気特性を示す電気化学デバイスを提供することである。   The object of the present invention is to provide a novel room temperature molten salt electrolyte exhibiting low viscosity and high conductivity, and by using the electrolyte, a severe external temperature over a wide temperature range from extremely low temperature to high temperature. To provide an electrochemical device that operates safely even in an environment and exhibits excellent electrical properties.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、イソオキサゾリウムカチオン構造を有する第4級アンモニウム化合物塩が、高い難燃性を示し、低粘度、高電導性、さらに低い凝固点を有し、かつ、広い温度範囲で作動されることが予想される電気化学デバイスに好適な電解質であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は以下の1〜3に記載のものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a quaternary ammonium compound salt having an isoxazolium cation structure exhibits high flame retardancy, low viscosity, high electrical conductivity, It has been found that the electrolyte is suitable for an electrochemical device having a low freezing point and expected to be operated in a wide temperature range, and the present invention has been completed. That is, this invention is a thing of the following 1-3.

1.下記一般式1で表される化合物を含有することを特徴とする電気化学デバイス用電解質。   1. An electrolyte for electrochemical devices, comprising a compound represented by the following general formula 1.

Figure 2008130623
Figure 2008130623

式中、Rは水素原子または炭素数1〜18のアルキル基を、R、R、Rは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基からなる群から選ばれる置換基を表し、Aは、酸成分を表す。 In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and R 2 , R 3 and R 4 represent a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , A represents an acid component.

2.前記一般式1中、酸成分Aがテトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、下記一般式2で表されるイミドアニオン及び下記一般式3で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記1に記載の電気化学デバイス用電解質。   2. In the general formula 1, the acid component A is at least 1 selected from the group consisting of a tetrafluoroborate anion, a hexafluorophosphate anion, an imide anion represented by the following general formula 2 and a methide anion represented by the following general formula 3. 2. The electrolyte for electrochemical devices as described in 1 above, which is a seed.

Figure 2008130623
Figure 2008130623

式中、R、Rは、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。また、R、Rの2つの基により環構造を形成していても良い。 In the formula, R 5 and R 6 each represents a fluoroalkyl group, a cyano group, a fluoroalkylsulfonyl group, a fluorosulfonyl group, a fluoroalkylcarbonyl group, or a fluorophosphonyl group. Further, a ring structure may be formed by two groups of R 5 and R 6 .

Figure 2008130623
Figure 2008130623

式中、R、R、Rはそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。 In the formula, R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a fluoroalkyl group, a cyano group, a fluoroalkylsulfonyl group, a fluorosulfonyl group, a fluoroalkylcarbonyl group or a fluorophosphonyl group.

これらの中で、好ましい酸成分Aは、BF、PF、N(CN)、C(CN)、N(FSO、CFSO、N(CFSO、N(CSO、N(CFSO)(CSO)、C(CFSOおよびC(CSOからなる群から選ばれる1種である。 Among these, preferred acid component A is BF 4 , PF 6 , N (CN) 2 , C (CN) 3 , N (FSO 2 ) 2 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , From the group consisting of N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , N (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), C (CF 3 SO 2 ) 3 and C (C 2 F 5 SO 2 ) 3 It is one kind selected.

3.前記1又は2に記載の電気化学デバイス用電解質を使用してなる電気化学デバイス。   3. An electrochemical device using the electrolyte for an electrochemical device according to 1 or 2 above.

本発明の電気化学デバイス用電解質は、極めて広い温度範囲で液状を呈し、低い粘度、高い電導度を示す。また、本発明の電解質を使用してなる電気化学デバイスは、少なくともおよそ−40℃から+150℃の温度範囲に渡って優れた特性を示す。   The electrolyte for electrochemical devices of the present invention exhibits a liquid state in a very wide temperature range, and exhibits a low viscosity and a high electrical conductivity. The electrochemical device using the electrolyte of the present invention exhibits excellent characteristics over a temperature range of at least about −40 ° C. to + 150 ° C.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の電気化学デバイス用電解質は前記一般式1に示されるイソオキサゾリウム構造を有する第4級アンモニウム化合物を含有することを特徴とする。該イソオキサゾリウム塩は常温溶融塩であり、高い難燃性を示す。また、前記一般式1の構造を有するイソオキサゾリウム化合物は、不飽和ヘテロ単環内にN−O結合を有すことに起因し、特に、低粘性であり、高電導性に優れる。   The electrolyte for an electrochemical device of the present invention contains a quaternary ammonium compound having an isoxazolium structure represented by the general formula 1. The isoxazolium salt is a room temperature molten salt and exhibits high flame retardancy. Further, the isoxazolium compound having the structure of the general formula 1 has an N—O bond in the unsaturated heteromonocycle, and is particularly low-viscosity and excellent in high conductivity.

1式で示されるイソオキサゾリウム化合物は、以下の製造方法により得られる。   The isoxazolium compound represented by the formula 1 is obtained by the following production method.

まず、水溶液中にて、イソオキサゾール誘導体にハロゲン化アルキルを作用させてイソオキサゾリウム誘導体のハロゲン化物を得、続いて該ハロゲン化イソオキサゾリウム水溶液に、前記酸成分Aを等当量添加して複分解させた後、副生成物を除去後、減圧下で乾燥させて目的とするイソオキサゾリウム化合物塩が得られる。   First, an alkyl halide is allowed to act on an isoxazole derivative in an aqueous solution to obtain a halide of the isoxazolium derivative, and then an equivalent equivalent of the acid component A is added to the aqueous isoxazolium halide solution. After metathesis, the by-product is removed and dried under reduced pressure to obtain the desired isoxazolium compound salt.

前記一般式1中、Rは水素原子または炭素数1〜18のアルキル基を、R、R、Rは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基からなる群から選ばれる置換基を表し、Aは、酸成分を表す。 In the general formula 1, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and R 2 , R 3 and R 4 are a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Represents a group, and A represents an acid component.

これらの中でも、合成の容易性及び経済性を考慮すると、Rは水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基、R、R、R、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。 Among these, considering the ease of synthesis and economy, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 are each a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atom. An alkyl group of 3 is preferred.

本発明におけるイソオキサゾリウム化合物のカチオンとして好ましい具体例としては2,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2−エチル−5−メチルイソオキサゾリウム、2−プロピル−3−メチルイソオキサゾリウム、2−ブチル−3−メチルイソオキサゾリウム、2−ペンチル−3−メチルイソオキサゾリウム、2−ヘキシル−3−メチルイソオキサゾリウム、2,3,5−トリメチルイソオキサゾリウム、2−エチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2−プロピル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2−ブチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2−ペンチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2−ヘキシル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウム、2,3,4,5−テトラメチルイソオキサゾリウム、2−エチル−3,4,5−トリメチルイソオキサゾリウム、2−プロピル−3,4,5−トリメチルイソオキサゾリウム、2−ブチル−3,4,5−トリメチルイソオキサゾリウム、2−ペンチル−3,4,5−トリメチルイソオキサゾリウム、2−ヘキシル−3,4,5−トリメチルイソオキサゾリウムなどが挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、これらのカチオンは、2種以上混合されてもよい。   Specific preferred examples of the cation of the isoxazolium compound in the present invention include 2,5-dimethylisoxazolium, 2-ethyl-5-methylisoxazolium, 2-propyl-3-methylisoxazolium, 2-butyl-3-methylisoxazolium, 2-pentyl-3-methylisoxazolium, 2-hexyl-3-methylisoxazolium, 2,3,5-trimethylisoxazolium, 2- Ethyl-3,5-dimethylisoxazolium, 2-propyl-3,5-dimethylisoxazolium, 2-butyl-3,5-dimethylisoxazolium, 2-pentyl-3,5-dimethyliso Oxazolium, 2-hexyl-3,5-dimethylisoxazolium, 2,3,4,5-tetramethylisoxazolium, 2 Ethyl-3,4,5-trimethylisoxazolium, 2-propyl-3,4,5-trimethylisoxazolium, 2-butyl-3,4,5-trimethylisoxazolium, 2-pentyl- Examples include 3,4,5-trimethylisoxazolium and 2-hexyl-3,4,5-trimethylisoxazolium, but the present invention is not limited thereto. In addition, 2 or more types of these cations may be mixed.

上記一般式1で表されるイソオキサゾリウム化合物において、好ましい酸成分Aとしては、テトラフルオロホウ酸アニオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸アニオン(PF )、上記一般式2で表されるイミドアニオン及び上記一般式3で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらのアニオンを選択することで、常温で液状を呈し、低粘度で、かつ高電導度を示し、低揮発性で安定した塩が得られる。 In the isoxazolium compound represented by the above general formula 1, preferred acid component A includes tetrafluoroborate anion (BF 4 ), hexafluorophosphate anion (PF 6 ), and the above general formula 2. It is preferable that it is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of the imide anion and the metide anion represented by the said General formula 3. By selecting these anions, a salt that is liquid at room temperature, has a low viscosity, exhibits high conductivity, and is low in volatility and stable can be obtained.

それらの中でも酸成分を表すAとしては、BF、PF、N(CN)、C(CN)、N(FSO、CFSO、N(CFSO、N(CSO、N(CFSO)(CSO)、C(CFSOおよびC(CSOからなる群から選ばれるものが好ましい。 Among them, A representing an acid component includes BF 4 , PF 6 , N (CN) 2 , C (CN) 3 , N (FSO 2 ) 2 , CF 3 SO 3 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , From the group consisting of N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , N (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), C (CF 3 SO 2 ) 3 and C (C 2 F 5 SO 2 ) 3 What is chosen is preferred.

それらの中でも、低粘度、高電導性等を考慮すると、BF、PF、N(FSO、N(CFSOが特に好ましい。 Among these, BF 4 , PF 6 , N (FSO 2 ) 2 , and N (CF 3 SO 2 ) 2 are particularly preferable in consideration of low viscosity, high conductivity, and the like.

本発明の電気化学デバイス用電解質は、極めて広い温度範囲で液状を呈し、十分な電導度を示す。ここで言う、極めて広い温度範囲とは、具体的には、およそ−40℃〜150℃に至る範囲である。   The electrolyte for electrochemical devices of the present invention exhibits a liquid state in a very wide temperature range and exhibits a sufficient electrical conductivity. Specifically, the extremely wide temperature range referred to here is a range from approximately −40 ° C. to 150 ° C.

電気化学デバイスの電解質として使用する際に、難燃性、不揮発性、高導電性といった前記利点を損なわない程度に、イオン性化合物でない有機溶媒を併用してもよい。イオン性化合物でない有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類;テトラヒドロフランまたはその誘導体;1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジオキソランまたはその誘導体;エチレンスルフィド、スルホラン、スルトンまたはその誘導体等の単独またはそれら2種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   When used as an electrolyte of an electrochemical device, an organic solvent that is not an ionic compound may be used in combination so that the advantages such as flame retardancy, non-volatility, and high conductivity are not impaired. Examples of organic solvents that are not ionic compounds include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, and vinylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethyl carbonate, diethyl carbonate Chain carbonates such as ethyl methyl carbonate; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl butyrate; tetrahydrofuran or derivatives thereof; 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, Ethers such as 1,4-dibutoxyethane and methyldiglyme; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Dioxolane or derivatives thereof; Ethylene sulfide, sulfolane, sultone or the like Examples thereof include a single derivative or a mixture of two or more thereof, but are not limited thereto.

また、本発明の電解質としては、LiN(CFSO、LiBFなどのリチウム塩を電解質として含有することも可能である。特に、リチウム電池等、リチウムイオンをキャリアイオンとする電気化学デバイスにおいて、電気的特性に優れたデバイスが得られる。 In addition, the electrolyte of the present invention may contain a lithium salt such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 or LiBF 4 as the electrolyte. In particular, in an electrochemical device using lithium ions as carrier ions, such as a lithium battery, a device having excellent electrical characteristics can be obtained.

以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明する。なお、本発明は実施例によりなんら限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by the Example.

実施例1
室温で2−エチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを水に添加し、2時間攪拌することによって一般式1で表されるイソオキサゾリウム塩において、R=2、R,R=1、R=0である2−エチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(以下、「発明品1」とする。)を合成した。発明品1の温度25℃における電導度は8.4mS/cm、粘度は30cPであった。
Example 1
An isoxazolium salt represented by the general formula 1 by adding 2-ethyl-3,5-dimethylisoxazolium iodide and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide to water at room temperature and stirring for 2 hours 2-ethyl-3,5-dimethylisoxazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (hereinafter referred to as “invention product 1”) in which R 1 = 2, R 2 , R 4 = 1, and R 3 = 0 Was synthesized. Inventive product 1 had an electric conductivity of 8.4 mS / cm at a temperature of 25 ° C. and a viscosity of 30 cP.

実施例2
室温で2−プロピル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを水に添加し、2時間攪拌することによって一般式1で表されるイソオキサゾリウム塩において、R=3、R,R=1、R=0である2−プロピル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(以下、「発明品2」とする。)を合成した。発明品2の温度25℃における電導度は6.5mS/cm、粘度は31cPであった。
Example 2
The isoxazolium salt represented by the general formula 1 by adding 2-propyl-3,5-dimethylisoxazolium iodide and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide to water at room temperature and stirring for 2 hours 2-propyl-3,5-dimethylisoxazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (hereinafter referred to as “invention product 2”) in which R 1 = 3, R 2 , R 4 = 1, and R 3 = 0 Was synthesized. Inventive product 2 had an electric conductivity of 6.5 mS / cm at a temperature of 25 ° C. and a viscosity of 31 cP.

実施例3
室温で2−エチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムアイオダイドとリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを水に添加し、2時間攪拌することによって一般式1で表されるイソオキサゾリウム塩において、R=2、R,R=1、R=0である2−エチル−3,5−ジメチルイソオキサゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミド(以下、「発明品3」とする。)を合成した。発明品3の温度25℃における電導度は17.0mS/cm、粘度は21cPであった。
Example 3
In the isoxazolium salt represented by the general formula 1 by adding 2-ethyl-3,5-dimethylisoxazolium iodide and lithium bis (fluorosulfonyl) imide to water at room temperature and stirring for 2 hours , R 1 = 2, R 2 , R 4 = 1, R 3 = 0, 2-ethyl-3,5-dimethylisoxazolium bis (fluorosulfonyl) imide (hereinafter referred to as “invention product 3”). ) Was synthesized. Inventive product 3 had an electric conductivity of 17.0 mS / cm at a temperature of 25 ° C. and a viscosity of 21 cP.

比較例1
室温で1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドとリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを水に添加し、2時間攪拌することによって1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(以下、「比較品1」とする。)を合成した。比較品1の温度25℃における電導度は5.2mS/cm、粘度は35cPであった。
Comparative Example 1
1-methyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide is added by adding 1-methyl-3-propylimidazolium iodide and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide to water at room temperature and stirring for 2 hours. (Hereinafter referred to as “Comparative Product 1”) was synthesized. The conductivity of Comparative Product 1 at a temperature of 25 ° C. was 5.2 mS / cm, and the viscosity was 35 cP.

次に、発明品1〜3及び比較品1を電解質として用いた電気化学デバイスとして、電気二重層キャパシタを作製した。正極、及び負極電極は活物質(活性炭:日本エンバイロケミカルズ株式会社、白鷺KA)、導電材(ケッチェンブラック:ライオン株式会社、ECP−600JD)、及びバインダー(PTFE:三井・デュポンフロロケミカル株式会社、30−J)を混合し作製した。その重量組成比は活物質:導電材:バインダー=80部:10部:10部とした。これらの混合物にエタノールを加えながら十分に混錬し、圧延することで平均して厚み0.85mmのシート電極を得た。このシート電極を直径15mmのポンチで打ち抜いたものを、集電体(直径17mmのSUS316製プレート)が溶接されたケース、キャップ(何れもSUS316製)に導電性接着剤にて接着し、それぞれ正極部、負極部を得た。それらの電極に該電解質をそれぞれ注液し、3mmHgで10分減圧含浸した後、ポリプロピレン製不織布をセパレータとして介し、ポリプロピレン製ガスケットをキャップに装着して組み立て、カシメ機にて嵌合して2032サイズのコイン型電気二重層キャパシタを完成した。   Next, an electric double layer capacitor was produced as an electrochemical device using the inventive products 1 to 3 and the comparative product 1 as electrolytes. The positive electrode and the negative electrode are active materials (activated carbon: Nippon Enviro Chemicals Co., Ltd., Shirahama KA), conductive materials (Ketjen Black: Lion Co., Ltd., ECP-600JD), and binder (PTFE: Mitsui DuPont Fluoro Chemical Co., Ltd.) 30-J). The weight composition ratio was active material: conductive material: binder = 80 parts: 10 parts: 10 parts. These mixtures were sufficiently kneaded while adding ethanol, and rolled to obtain a sheet electrode having a thickness of 0.85 mm on average. This sheet electrode is punched with a punch having a diameter of 15 mm, and bonded to a case and a cap (both made of SUS316) welded with a current collector (17 mm diameter plate) with a conductive adhesive, respectively. Part and a negative electrode part were obtained. The electrolyte was poured into each of these electrodes, impregnated under reduced pressure at 3 mmHg for 10 minutes, and then assembled with a polypropylene non-woven fabric as a separator, a polypropylene gasket attached to a cap, and fitted with a caulking machine to a 2032 size. Coin type electric double layer capacitor was completed.

得られた電気二重層キャパシタについて、雰囲気温度−40℃〜120℃において充放電試験を行った。キャパシタを所定の測定温度下に30分以上放置し、キャパシタが所定温度に達した後、定格電圧として2.5Vを30分印加後、静電容量は放電電流2mAにて定電流放電し、キャパシタ端子間電圧が2Vから1Vになるまでの時間、内部抵抗値は30mAで放電させたときのIRドロップよりを算出した。また、放電の下限値を0.9Vとした。−40℃より測定を開始し、測定温度を順次高温側に昇温し試験した。それぞれのキャパシタについての結果を表1に示す。   The obtained electric double layer capacitor was subjected to a charge / discharge test at an ambient temperature of −40 ° C. to 120 ° C. The capacitor is allowed to stand for 30 minutes or more at a predetermined measurement temperature. After the capacitor reaches the predetermined temperature, 2.5 V is applied as a rated voltage for 30 minutes, and then the capacitance is discharged at a constant current of 2 mA. The time until the voltage between the terminals was changed from 2V to 1V was calculated from the IR drop when the internal resistance was discharged at 30 mA. Further, the lower limit value of discharge was set to 0.9V. Measurement was started from −40 ° C., and the measurement temperature was sequentially raised to the high temperature side for testing. The results for each capacitor are shown in Table 1.

Figure 2008130623
Figure 2008130623

表1に示したとおり、−40℃においての評価では、比較品では静電容量が発現されず、内部抵抗が測定不能であった。また、高温側においても120℃で静電容量が発現しない結果であった。
それに対し、本発明品は、0℃〜120℃の範囲において非常に優れた電気特性(静電容量及び内部抵抗)を示し、かつ−40℃という極低温域においても凝固することなく静電容量を発現した。このことから本発明品は、極めて広い温度範囲に適用できる電気化学デバイス用電解質であることが明らかである。
As shown in Table 1, in the evaluation at −40 ° C., the comparative product showed no electrostatic capacity, and the internal resistance could not be measured. Moreover, it was a result that an electrostatic capacity did not express at 120 degreeC also on the high temperature side.
On the other hand, the product of the present invention exhibits very excellent electrical characteristics (capacitance and internal resistance) in the range of 0 ° C. to 120 ° C., and does not solidify even in the extremely low temperature range of −40 ° C. Expressed. From this, it is clear that the product of the present invention is an electrolyte for electrochemical devices applicable to a very wide temperature range.

本発明の電解質は、前述した電気二重層キャパシタのみならず、種々の電気化学デバイス、例えば電気化学キャパシタ、リチウムイオン二次電池、色素増感型太陽電池などに好適に使用できる。   The electrolyte of the present invention can be suitably used not only for the electric double layer capacitor described above but also for various electrochemical devices such as an electrochemical capacitor, a lithium ion secondary battery, and a dye-sensitized solar cell.

Claims (3)

下記一般式1で表される化合物を含有することを特徴とする電気化学デバイス用電解質。
Figure 2008130623
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜18のアルキル基を、R、R、Rは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基からなる群から選ばれる置換基を表し、Aは、酸成分を表す。)
An electrolyte for electrochemical devices, comprising a compound represented by the following general formula 1.
Figure 2008130623
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and R 2 , R 3 and R 4 represent a substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. And A represents an acid component.)
前記一般式1中、酸成分Aがテトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、下記一般式2で表されるイミドアニオン及び下記一般式3で表されるメチドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス用電解質。
Figure 2008130623
(式中、R、Rは、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。また、R、Rの2つの基により環構造を形成していても良い。)
Figure 2008130623
(式中、R、R、Rはそれぞれ独立して、フルオロアルキル基、シアノ基、フルオロアルキルスルホニル基、フルオロスルホニル基、フルオロアルキルカルボニル基又はフルオロホスホニル基を表す。)
In the general formula 1, the acid component A is at least 1 selected from the group consisting of a tetrafluoroborate anion, a hexafluorophosphate anion, an imide anion represented by the following general formula 2 and a methide anion represented by the following general formula 3. The electrolyte for electrochemical devices according to claim 1, which is a seed.
Figure 2008130623
(In the formula, R 5 and R 6 represent a fluoroalkyl group, a cyano group, a fluoroalkylsulfonyl group, a fluorosulfonyl group, a fluoroalkylcarbonyl group, or a fluorophosphonyl group. Also, two groups of R 5 and R 6 May form a ring structure.
Figure 2008130623
(In the formula, R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a fluoroalkyl group, a cyano group, a fluoroalkylsulfonyl group, a fluorosulfonyl group, a fluoroalkylcarbonyl group or a fluorophosphonyl group.)
前記請求項1又は2に記載の電気化学デバイス用電解質を使用してなる電気化学デバイス。   An electrochemical device comprising the electrolyte for an electrochemical device according to claim 1 or 2.
JP2006310885A 2006-11-17 2006-11-17 Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device Pending JP2008130623A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006310885A JP2008130623A (en) 2006-11-17 2006-11-17 Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006310885A JP2008130623A (en) 2006-11-17 2006-11-17 Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008130623A true JP2008130623A (en) 2008-06-05

Family

ID=39556185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006310885A Pending JP2008130623A (en) 2006-11-17 2006-11-17 Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008130623A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010053162A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 三井化学株式会社 Non-aqueous electrolysis solution containing pyridyl 5-membered heterocyclic derivative, and lithium secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010053162A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 三井化学株式会社 Non-aqueous electrolysis solution containing pyridyl 5-membered heterocyclic derivative, and lithium secondary battery
JPWO2010053162A1 (en) * 2008-11-07 2012-04-05 三井化学株式会社 Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery containing pyridyl 5-membered heterocyclic derivative

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1380569B1 (en) Ionic liquid of dimethylethyl(methoxyethyl)ammonium for an electric double layer capacitor and a secondary battery
EP2973631A2 (en) Methods of enhancing electrochemical double layer capacitor (edlc) performance and edlc devices formed therefrom
JP5392355B2 (en) Electric double layer capacitor
EP3240094B1 (en) Electrolyte solution for secondary batteries, and secondary battery comprising the same
JP6671079B2 (en) Ionic liquid, its production method and its use
CN101479818A (en) Additive for electrolyte and electrolyte
US20090268377A1 (en) Electrolyte solution and super capacitor including the same
WO2010055762A1 (en) Electrical double layer capacitor
JP7035579B2 (en) Additives for electrolytes
EP3240000A1 (en) Electricity storage device
JP6532157B2 (en) Ionic liquid, method for producing the same and use thereof
JP6278758B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device including the same
JP4858107B2 (en) Electrolyte
JP2008130623A (en) Electrolyte for electrochemical device using room temperature molten salt and electrochemical device
JP4707425B2 (en) Electrolyte for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor
JP2008192826A (en) Nonaqueous electrolytic solution for electrochemical capacitor
JP5063172B2 (en) Electrolyte for electric double layer capacitor
JP2006332298A (en) Electrolyte for electrochemical device and electrochemical device
JP2007088359A (en) Electrolytic solution for electrochemical device and electrochemical device using the electrolytic solution
JP2007123631A (en) Nonaqueous electrolyte for electrochemical capacitor
JP2021141101A (en) Electrolyte and ionic liquids for power storage devices
CN115668423A (en) wide temperature electrolyte
JP2008091821A (en) Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor
WO2015139049A1 (en) Methods of enhancing edlc performance
JP2010108974A (en) Quinuclidinium salt-containing electrolyte