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カリウムイオン電池用電解液、カリウムイオン電池、カリウムイオンキャパシタ用電解液、及び、カリウムイオンキャパシタ NEW

国内特許コード P200016560
整理番号 (S2017-0293-N0)
掲載日 2020年1月16日
出願番号 特願2018-562454
出願日 平成30年1月19日(2018.1.19)
国際出願番号 JP2018001621
国際公開番号 WO2018135627
国際出願日 平成30年1月19日(2018.1.19)
国際公開日 平成30年7月26日(2018.7.26)
優先権データ
  • 特願2017-009526 (2017.1.23) JP
発明者
  • 駒場 慎一
  • 久保田 圭
  • 保坂 知宙
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 カリウムイオン電池用電解液、カリウムイオン電池、カリウムイオンキャパシタ用電解液、及び、カリウムイオンキャパシタ NEW
発明の概要 不動態形成性に優れるカリウムイオン電池又はキャパシタが得られるカリウムイオン電池又はキャパシタ用電解液、及び、前記電解液を備えたカリウムイオン電池又はキャパシタの提供。
カリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド及びカリウムビス(フルオロスルホニル)アミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種のカリウム塩化合物と、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の溶媒と、を含有し、前記カリウム塩化合物の濃度が、1.5mol/kg以上12.0mol/kg以下であるカリウムイオン電池又はキャパシタ用電解液。
従来技術、競合技術の概要

現在、高エネルギー密度の二次電池として、非水電解質を使用し、例えばリチウムイオンを正極と負極との間で移動させて充放電を行うようにした非水電解質二次電池が多く利用されている。

このような非水電解質二次電池において、一般に正極としてニッケル酸リチウム(LiNiO)、コバルト酸リチウム(LiCoO)等の層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ、負極としてリチウムの吸蔵及び放出が可能な炭素材料、リチウム金属、リチウム合金等が用いられている(例えば、特開2003-151549号公報参照)。
また、非水電解質二次電池の正極として、特表2015-515081号公報に記載されたものが知られている。

充放電可能な電池である二次電池としては、高電圧で高エネルギー密度を達成できるリチウムイオン二次電池がこれまでのところ主として使用されているが、リチウムは、資源量が比較的限定されており、高価である。また、資源が南米に偏在しており、日本では全量を海外からの輸入に依存している。そこで、電池の低コスト化及び安定的な供給のために、リチウムイオン二次電池に代わるナトリウムイオン二次電池についても現在開発が進められている。しかし、原子量がリチウムよりも大きく、標準電極電位がリチウムよりも0.33V程高く、セル電圧も低くなることから、高エネルギー密度化しにくいという問題がある。
リチウムイオン電池に用いられる電解液としては、国際公開第2013/146714号又はY. Yamada and A. Yamada,“Review-Superconcentrated Electrolytes for Lithium Batteries”, Journal of The Electrochemical Society, 162, A2406-A2423 (2015)に記載されたものが知られている。

最近では、リチウムイオン及びナトリウムイオンの代わりにカリウムイオンを利用した非水電解質二次電池の研究が始められている。
カリウムイオン二次電池を構成する電極活物質、特に正極活物質は、カリウムイオンの供給源とならなくてはならないため、構成元素としてカリウムを含むカリウム化合物である必要がある。現在のところ、カリウムイオン二次電池用の正極活物質としては、例えば、層状岩塩型構造を有する結晶K0.3MnOからなるもの(Christoph Vaalma, et al., Journal of The Electrochemical Society, 163(7), A1295-A1299 (2016)参照)やプルシアンブルー系材料結晶からなるもの(Ali Eftekhari, Journal of Power Souces, 126, 221-228 (2004)参照)等が知られている。

産業上の利用分野

本発明は、カリウムイオン電池用電解液、カリウムイオン電池、カリウムイオンキャパシタ用電解液、及び、カリウムイオンキャパシタに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド及びカリウムビス(フルオロスルホニル)アミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種のカリウム塩化合物と、
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の溶媒と、
を含有し、
前記カリウム塩化合物の濃度が、1.5mol/kg以上12.0mol/kg以下である
カリウムイオン電池用電解液。

【請求項2】
前記カリウム塩化合物が、カリウムビス(フルオロスルホニル)アミドを含む請求項1に記載のカリウムイオン電池用電解液。

【請求項3】
前記溶媒が、エチレングリコールジメチルエーテルを含む請求項1又は請求項2に記載のカリウムイオン電池用電解液。

【請求項4】
前記カリウム塩化合物の濃度が、6.0mol/kg以上7.5mol/kg以下である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のカリウムイオン電池用電解液。

【請求項5】
請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のカリウムイオン電池用電解液を備えるカリウムイオン電池。

【請求項6】
カリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド及びカリウムビス(フルオロスルホニル)アミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種のカリウム塩化合物と、
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の溶媒と、
を含有し、
前記カリウム塩化合物の濃度が、1.5mol/kg以上12.0mol/kg以下である
カリウムイオンキャパシタ用電解液。

【請求項7】
前記カリウム塩化合物が、カリウムビス(フルオロスルホニル)アミドを含む請求項6に記載のカリウムイオンキャパシタ用電解液。

【請求項8】
前記溶媒が、エチレングリコールジメチルエーテルを含む請求項6又は請求項7に記載のカリウムイオンキャパシタ用電解液。

【請求項9】
前記カリウム塩化合物の濃度が、6.0mol/kg以上7.5mol/kg以下である請求項6~請求項8のいずれか1項に記載のカリウムイオンキャパシタ用電解液。

【請求項10】
請求項6~請求項9のいずれか1項に記載のカリウムイオンキャパシタ用電解液を備えるカリウムイオンキャパシタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018562454thum.jpg
出願権利状態 公開
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