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電解質組成物

国内特許コード P150012186
整理番号 H24-060
掲載日 2015年8月5日
出願番号 特願2013-065665
公開番号 特開2014-191955
出願日 平成25年3月27日(2013.3.27)
公開日 平成26年10月6日(2014.10.6)
発明者
  • 吉本 信子
  • 森田 昌行
  • 江頭 港
  • 菱井 順也
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 電解質組成物
発明の概要 【課題】マグネシウム電池用電解質組成物を提供する。
【解決手段】電解質が、下記式(1)に示すピロリジニウム誘導体カチオンとグリニアール試薬を含む。



【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


近年、携帯電話等の携帯電気機器類を筆頭に、電池を電源とした各種機器の小型化・軽量化の要求が高まっており、他方電気自動車や家庭用電源のように大型で継続的に安定した電源確保のため、太陽光発電や風力発電が期待されているがこれらの自然エネルギー発電は極めて不安定であるため、その安定出力化を図るためなどから大容量の蓄電能力のある電池の開発が求められている。これらは、いずれの場合であっても、電池の安全性を無視することはできない。



すなわち、今日、電池に求められている要請は、小型化可能、大容量及び安全性である。そこで、現在の大容量電池の主力はリチウムイオン二次電池である。しかしながら、近年の研究の結果、一価イオンであるリチウムイオン電池のエネルギー容量の向上の限界値がわかってきた。そのため、リチウム二次電池を超える特性を有する電池の開発が求められ、二価のカチオンを生ずるマグネシウムイオンを用いたマグネシウム二次電池が着目されている。



マグネシウム二次電池は、リチウムイオン電池の1.6倍程度の理論容量を有しているため、ポストリチウムイオン電池と目されている。



従来のマグネシウム二次電池に使用可能なイオン源としては、Mg(BFやMg(PFなどの無機塩化合物やMg(TFSI)〔TFSI:bis(trifluoromethylsulfonyl)imideのアニオンの略〕などの有機化合物が広く知られていた。しかしながら、これらの電解質塩は、固体であるために、プロピレンカーボネートやエチレンカーボネートなどの有機溶媒に溶解した液状電解質として使用しなければならなかった。これらの有機溶媒の使用は電解液の揮発性を高め、可燃性であることから、電池の液漏れや熱的安定性に課題があった。



かかる課題の解決手段として近年室温で液体の電解質塩(以下イオン液体という)の使用が試みられている。イオン液体は、塩のみからなるために高いイオン電導性を有し、不揮発生、難然性、高い熱安定性を有するので、二次電池用電解質として高い効率と安全性を得ることができる。



そこで、本発明者らも、すでにイオン液体であるDEMEカチオン〔DEME:N,N-diethyl-N-methyl-N-(2-methyl)ammoniumの略〕がリチウムイオン二次電池用の優れた電解質材料であることを確認した(非特許文献1)。



しかし、前記のとおり、一価イオンであるリチウムには限界があり、二価イオンであるマグネシウムへの応用を図るべく検討を行い、グリニアール試薬を含む、イオン液体電解質の開発を試みた。しかし、確かにマグネシウムの可逆的溶解/析出挙動は有するが、例えば、DEMEカチオンは、イオン伝導度が十分でなく、より効率の高いカチオン成分としてイミダゾリウム系電解質を提案した(特許文献1)。



しかし、イミダゾリウム系電解質をマグネシウム二次電池に用いた場合、デンドライトの生成等により繰返し充放電に多少の難があった。



そこで、更なる改良を目指した検討が必要と考えられた。

産業上の利用分野


本発明は、新規電解質組成物に関する。詳しくは二次電池、特にマグネシウム二次電池に用いられる電解質組成物に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記一般式(1)で表わされるピロリジニウム誘導体カチオンとグリニアール試薬を含む電解質組成物。
【化1】


(R、Rは同一又は異なる、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシ-(ポリアルキレンオキシ)アルキル基、R、R、R、Rは同一又は異なって水素原子又はアルキル基である。)

【請求項2】
グリニアール試薬に対してピロリジニウム誘導体カチオンが0.5乃至2モルの割合で含まれる請求項1記載の電解質組成物。

【請求項3】
前記一般式(1)で表されるピロリジニウム誘導体カチオンにおけるRとRとは異種類の基であることを特徴とする請求項1又は2記載の電解質組成物。

【請求項4】
ピロリジニウム誘導体カチオンにおけるRがメチル基でありRがプロピル基であり、且つグリニアール試薬がメチルマグネシウムブロマイドである請求項1乃至3のいずれかに記載の電解質組成物。

【請求項5】
マグネシウム二次電池に用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電解質組成物。

【請求項6】
ゲル化剤としてヒュームドシリカを加えた請求項1乃至5のいずれかに記載の電解質組成物。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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