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非水系電解質、これを含む蓄電デバイスおよび非水系電解質の製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P120007824
整理番号 290
掲載日 2012年7月26日
出願番号 特願2010-247557
公開番号 特開2012-099722
登録番号 特許第5696928号
出願日 平成22年11月4日(2010.11.4)
公開日 平成24年5月24日(2012.5.24)
登録日 平成27年2月20日(2015.2.20)
発明者
  • 山縣 雅紀
  • 石川 正司
  • 副田 和位
  • 山崎 穣輝
出願人
  • 学校法人 関西大学
発明の名称 非水系電解質、これを含む蓄電デバイスおよび非水系電解質の製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】イオン伝導性に優れた固形状の電解液を提供する。
【解決手段】本発明に係る非水系電解質は、蓄電デバイスに用いられる非水系電解質において、上記非水系電解質は、非水系電解液および高分子を含むゲルであり、上記高分子は、キトサンまたはキチンを含むものである。上記非水系電解質は高分子を含むゲルである。したがって、固形状電解質のメリットである薄層化の容易性および揮発性の低減による難燃性を備えている。また、上記非水系電解質は、キトサンまたはキチンを高分子として含んでいるため、電荷の移動に優れている。よって、イオン伝導性の高い非水系電解質を提供することが可能である。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


近年、携帯電話機器、電気自動車に搭載される電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスが開発されている。これらの蓄電デバイスは、充放電可能であり、大電流での充放電が可能である。特に電気二重層キャパシタは、充放電によって電極が劣化し難く、充放電サイクルに優れるため、各種の電源に用いられている。



電気二重層キャパシタに含まれる電解質には、水系および非水系の両者があり、電気二重層キャパシタの用途に応じて選択されている。両者を比較すると、非水系電解質の方がエネルギー密度および温度特性(特に低温での温度特性)に優れ、より実用に供されている。



非水系電解質の問題点として、揮発し易く、可燃し易い点が挙げられる。したがって電気二重層キャパシタが高温で作動した場合や、ショートが生じた場合には、電解液及び電解液の分解生成物に起因するセルの膨張、引火の問題がある。この問題を緩和する方策として電解質の難燃化がある。難燃化には、難燃性であり、かつ高イオン伝導性を有するイオン液体の使用が挙げられ、一部は実用化されている。例えば、特許文献1に記載の所定の4級アンモニウムを含むイオン液体とを含む高分子電解質用組成物が挙げられる。また、特許文献2に記載のイオン液体として環状の4級アンモニウム塩のみからなる蓄電デバイス用電解液が挙げられる。



しかしながら、上記イオン液体は液体であるがゆえに漏液の問題が残る。



そこで、上記難燃化に加えるべき方策として、非水系電解質の固形化が挙げられる。非水系電解質の固形化により、電解質の揮発を抑制し、安全性を向上することが可能である。また、蓄電デバイスをシート化し、低温特性を付与することも可能である。

産業上の利用分野


本発明は、非水系電解質、これを含む蓄電デバイスおよび非水系電解質の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
蓄電デバイスに用いられる非水系電解質において、
上記非水系電解質は、非水系電解液および高分子を含むゲルであり、
上記非水系電解液は、少なくとも1種のアニオンと少なくとも1種のカチオンとを組み合わせたものであり、
上記アニオンは、BF、NO、PF、SbF、CHCHOSO、CHCO、(FSO[ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン]、およびフルオロアルキル基含有アニオンからなる群より選ばれ、
上記カチオンは、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、テトラアルキルアンモニウム、ピラゾリウム、およびホスホニウムからなる群より選ばれ、
上記高分子は、キトサンまたはキチンを含むことを特徴とする非水系電解質。

【請求項2】
上記非水系電解液が、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートまたはN,N-ジチル-N-メチル-N-(メトキシエチル)アンモニウムテトラフルオロボレートであることを特徴とする請求項1に記載の非水系電解質。

【請求項3】
非水系電解質に対する非水系電解液の含有率が50重量%以上、95重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解質。

【請求項4】
正極、負極および請求項1~3の何れか1項に記載の非水系電解質を含むことを特徴とする蓄電デバイス。

【請求項5】
蓄電デバイスに用いられる非水系電解質の製造方法において、
キトサンの酢酸水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を添加してキトサンゲルを調製し、
上記キトサンゲルを成膜してゲル膜を形成し、
上記ゲル膜を洗浄した後、ゲル膜をアルコールに含浸し、
アルコールを含浸したゲル膜に、10-2Pa以上、10-1Pa以下の減圧条件下にて、非水系電解液を含浸させて、非水系電解液および高分子を含み、ゲルである非水系電解質を得
上記非水系電解液は、少なくとも1種のアニオンと少なくとも1種のカチオンとを組み合わせたものであり、
上記アニオンは、BF、NO、PF、SbF、CHCHOSO、CHCO、(FSO[ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン]、およびフルオロアルキル基含有アニオンからなる群より選ばれ、
上記カチオンは、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、テトラアルキルアンモニウム、ピラゾリウム、およびホスホニウムからなる群より選ばれることを特徴とする非水系電解質の製造方法。

【請求項6】
上記非水系電解液が、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートまたはN,N-ジエチル-N-メチル-N-(メトキシエチル)アンモニウムテトラフルオロボレートであることを特徴とする請求項5に記載の非水系電解質の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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