氟离子电池用电解液和氟离子电池制造技术

技术编号:13710853 阅读:147 留言:0更新日期:2016-09-16 12:56
本发明专利技术涉及氟离子电池用电解液和氟离子电池。本发明专利技术以提供一种对含有氟化物络阴离子的离子液体赋予氟阴离子传导性的氟离子电池用电解液为课题。在本发明专利技术中,通过提供以如下为特征的氟离子电池用电解液来解决上述课题,该氟离子电池用电解液含有:含有特定的氟化物络阴离子的离子液体、和具有特定的受主数的阴离子受体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对含有氟化物络阴离子的离子液体赋予氟阴离子传导性的氟离子电池用电解液。
技术介绍
作为高电压且高能量密度的电池,例如已知的有Li离子电池。Li离子电池是利用了Li离子与正极活性物质的反应以及Li离子与负极活性物质的反应的基于阳离子的电池。另一方面,作为基于阴离子的电池,已知的有利用了氟离子的反应的氟离子电池。另外,已知在电解液中使用离子液体。例如,在专利文献1中,公开了一种非水电解质二次电池,其具备含有离子液体和锂盐的电解质。进而,作为离子液体,公开了如1-丁基吡啶四氟硼酸盐那样含有氟化物络阴离子的离子液体。另外,在专利文献2中,公开了一种氟离子电池,其具备在溶剂中溶解了氟化物盐的电解质、和包含氟化物复合生成物质的添加剂。进而,作为溶剂的一个例子,举出了离子液体(权利要求14)。另外,作为氟化物复合生成物质的一个例子,举出了三(五氟苯基)硼烷(权利要求3)。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2010-277935号公报专利文献2:特开2014-501434号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题离子液体通常具有非常高的化学稳定性和热稳定性。利用该高稳定性,以往,使用离子液体作为溶剂。例如,在专利文献1中,作为锂电池用的溶剂,使用了含有氟化物络阴离子(例如BF4-)的离子液体。氟化物络阴离子具有非常高的稳定性,但另一方面,通常不具有氟阴离子传导性。予以说明,本专利技术中的“氟阴离子传导性”是指与氟离子有关的广义的离子传导性。氟离子如果为单个离子则难以传导,有时作为氟阴离子(例如氟化物络阴离子)进行传导。因此,在本专利技术中,使用氟阴离子传导性这样的用词。另一方面,在氟离子电池的领域,正在寻求开发具有氟阴离子传导性的电解液。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的,主要目的在于提供一种对含有氟化物络阴离子的离子液体赋予了氟阴离子传导性的氟离子电池用电解液。用于解决课题的手段为了实现上述课题,本专利技术人反复进行了专心研究,结果认识到,如果使阴离子受体作用于含有氟化物络阴离子的离子液体,则呈现出氟阴离子传导性。本专利技术是基于这样的认识而完成的专利技术。即,在本专利技术中,提供一种氟离子电池用电解液,其特征在于,含有:含有由下述通式(1)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数75以上的阴离子受体;或者,含有:含有由下述通式(2)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数70以上的阴离子受体,(式中,A1~A8分别独立地为氟、碳数5以下的烷基、碳数5以下的氟代烷基、或者上述烷基或上述氟代烷基的碳的一部分被氧取代
的醚基)根据本专利技术,通过使特定的阴离子受体作用于含有氟化物络阴离子的离子液体,能够赋予氟阴离子传导性。在上述专利技术中,优选上述阴离子受体为三(五氟苯基)硼烷。在上述专利技术中,上述氟离子电池用电解液也可以不含有氟化物盐。另外,在本专利技术中,提供了一种氟离子电池,其是具有正极活性物质层、负极活性物质层、在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间形成的电解质层的氟离子电池,其特征在于,上述的电解质层含有上述的氟离子电池用电解液。根据本专利技术,通过使用上述的氟离子电池用电解液,能够制成离子传导性良好的氟离子电池。专利技术效果本专利技术的氟离子电池用电解液取得了能够对含有氟化物络阴离子的离子液体赋予氟阴离子传导性的效果。附图说明图1是示出本专利技术的氟离子电池的一个例子的概要截面图。图2是对于实施例1~4和比较例1~4中得到的评价用试样的氟阴离子传导性测定的结果。附图标记说明1 正极活性物质层2 负极活性物质层3 电解质层4 正极集电体5 负极集电体6 电池壳体10 氟离子电池具体实施方式以下,对本专利技术的氟离子电池用电解液和氟离子电池进行详细地说明。A.氟离子电池用电解液本专利技术的氟离子电池用电解液的特征在于,含有:含有由上述通式(1)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数75以上的阴离子受体;或者,含有:含有由上述通式(2)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数70以上的阴离子受体。根据本专利技术,通过使特定的阴离子受体作用于含有氟化物络阴离子的离子液体,能够赋予氟阴离子传导性。因此,能够实现活性物质的氟化和脱氟化。如上所述,氟化物络阴离子具有非常高的稳定性。其原因在于,氟化物络阴离子内的键(B-F键、P-F键)具有高的离子键合性,氟离子(F-)不离解。另一方面,在本专利技术中,可推测通过添加强的阴离子受体,阴离子受体内的元素(例如硼)弱化了氟化物络阴离子内的键(B-F键、P-F键),呈现出氟阴离子传导性。另外,由于P-F键与B-F键相比离子键合性低,因此可推测即使使用受主数低的阴离子受体,也呈现出氟阴离子传导性。另外,如上所述,在专利文献2中,公开了具备在溶剂中溶解了氟化物盐的电解质、和包含氟化物复合生成物质的添加剂的氟离子电池,作为溶剂的一个例子,举出离子液体,作为氟化物复合生成物质的一个例子,举出三(五氟苯基)硼烷。但是,在专利文献2中,关于含有氟化物络阴离子的离子液体,既没有记载也没有暗示。可推测这是因为考虑到了氟化物络阴离子不适合于氟离子电池用电解液。以下,对本专利技术的氟离子电池用电解液按各构成进行说明。1.含有氟化物络阴离子的离子液体本专利技术中的离子液体含有下述通式(1)或(2)表示的氟化物络阴离子:在通式(1)、(2)中,A1~A8分别独立地为氟、碳数5以下的烷基、碳数5以下的氟代烷基、或者上述烷基或上述氟代烷基的碳的一部分被氧取代的醚基。在A1~A8具有碳链的情况下,碳数可以为5、4、3、2、1中的任一者。上述烷基可以为直链烷基,可以为支化的烷基。上述氟代烷基是将上述烷基的氢的一部分或全部取代为氟的基团。上述醚基所包含的氧数例如为2以下,也可以为1。作为氟化物络阴离子,例如可举出BF4-、PF6-、(C2F5)3PF3-。氟化物络阴离子的抗衡阳离子的种类不特别限定,但例如可举出咪唑吡啶铵、哌啶吡咯烷锍等。具体可举出:1-乙基-3-甲基咪唑1-丁基-3-甲基咪唑1-乙基-2,3-二甲基咪唑1-丁基-2,3-二甲基咪唑1-乙基吡啶1-丙基吡啶1-丁基吡啶N,N,N-三甲基-N-丙基铵、乙基二甲基丙基铵、N,N-二乙基-N-甲基-N-丙基铵、N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵、1-甲基-1-丙基哌啶1-丁基-1-甲基哌啶1-甲基-1-丙基吡咯烷1-甲基-1-丁基吡咯烷1-(甲氧基乙基)-1-甲基吡咯烷三乙基戊基四丁基三乙基甲氧基甲基三乙基-(2-甲氧基乙基)三异丁基甲基二乙基甲基锍、三乙基锍等。2.阴离子受体本专利技术中的阴离子受体通常受主数为70以上。所谓受主数(AN),是受电子性的指标之一。关于受主数的详细,例如可参照Inorganic Chemistry Communications,14(2011)1753-1755。受主数优选为75以上。另一方面,受主数例如为90以下。阴离子受体例如优选含有元素周期表第13族~第15族的元素。其中,阴离子受体优选含有第13族的元素,特别优选含有B(硼)。另外,作为阴离子受体所包含的官能团,例如可举出苯基等芳基、苯氧基、邻苯二酚基以及使这些官能团的一部分或全部氟化而成的官能团等。作为阴离子受体,例如可举出三(五氟苯基)硼烷(TPFPB)、2,3,本文档来自技高网
...

【技术保护点】
氟离子电池用电解液,其特征在于,含有:含有由下述通式(1)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数75以上的阴离子受体;或者,含有:含有由下述通式(2)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数70以上的阴离子受体,式中,A1~A8分别独立地为氟、碳数5以下的烷基、碳数5以下的氟代烷基、或者所述烷基或所述氟代烷基的碳的一部分被氧取代的醚基。

【技术特征摘要】
2015.03.06 JP 2015-0452191.氟离子电池用电解液,其特征在于,含有:含有由下述通式(1)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数75以上的阴离子受体;或者,含有:含有由下述通式(2)表示的氟化物络阴离子的离子液体,和受主数70以上的阴离子受体,式中,A1~A8分别独立地为氟、碳数5以下的烷基、碳数5以下的氟代烷基、或者所...

【专利技术属性】
技术研发人员:中本博文小久见善八山木准一
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社国立大学法人京都大学
类型:发明
国别省市:日本;JP

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1