氟离子电池用电解液和氟离子电池制造技术

本发明专利技术涉及氟离子电池用电解液和氟离子电池。氟离子电池用电解液包含：氟化物盐、和具有一个OH基的醇材料，并且其中，该醇材料相对于氟化物盐的氟离子的摩尔比大于1。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及其中氟离子的稳定性提高的氟离子电池用电解液。
技术介绍
作为具有高电压和高能量密度的电池，例如，已知Li离子电池。Li离子电池是利 用Li离子与正极活性物质之间的反应以及Li离子与负极活性物质之间的反应的基于阳离 子的电池。另一方面，作为基于阴离子的电池，已知利用氟离子的反应的氟离子电池。例 如，US2012/0164541A公开了一种氟离子电池，其包括：阳极、阴极、包括氟化物盐的电解质 和预定的添加剂。 在US2012/0164541A的权利要求4中，例如，选择醇作为溶剂。但是， US2012/0164541A的其它部分完全没有公开醇的使用。 由于氟离子的稳定性低，因此存在对活性物质进行氟化的活性低的问题。换句话 说，由于氟离子反应性高，因此在与活性物质反应之前，氟离子与其它材料（特别是电解 液）反应。由此，存在氟离子可能无法与活性物质充分反应的问题。
技术实现思路
已完成本专利技术以提供其中氟离子的稳定性提高的氟离子电池用电解液。 根据本专利技术的第一方面，提供了一种氟离子电池用电解液，其包含：氟化物盐、和 具有一个0H基的醇材料。该醇材料相对于该氟化物盐的氟离子的摩尔比大于1。 根据本专利技术，通过使用具有一个0H基的醇材料，能够提供其中氟离子的稳定性提 高的氟离子电池用电解液。 上述的氟离子电池用电解液还可以包含用于溶解该氟化物盐的离子液体。 另外，根据本专利技术的第二方面，提供了一种氟离子电池，其包括：正极活性物质层、 负极活性物质层、以及形成于该正极活性物质层与该负极活性物质层之间的电解质层。该 电解质层包括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，能够提供具有高容量的氟离 子电池。 根据本专利技术的氟离子电池用电解液显示了能够提高氟离子的稳定性的效果。【附图说明】 将在下面参考附图描述本专利技术的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重 要性，其中相同的标记表示相同的要素，并且其中： 图1是示出了本专利技术的推定机理的示意图； 图2是示出了比较例的推定机理的示意图； 图3是示出了根据本专利技术的氟离子电池的一个例子的截面图； 图4是示出了对于在实施例1和2以及比较例1中得到的评价用电解液的CV测 定的结果的图表； 图5是示出了对于在实施例1以及比较例3-5中得到的评价用电解液的CV测定 的结果的图表； 图6是示出了对于在实施例1和4以及比较例2中得到的评价用电解液的CV测 定的结果的图表；和 图7是示出了对于在实施例1和3以及比较例1中得到的评价用电解液的CV测 定的结果的图表。【具体实施方式】 以下，将详细描述根据本专利技术的实施方案的氟离子电池用电解液和氟离子电池。 A.氟离子电池用电解液 根据本专利技术的实施方案的氟离子电池用电解液包含：氟化物盐、和具有一个0H基 的醇材料，并且其中该醇材料相对于该氟化物盐的氟离子的摩尔比大于1。 根据该氟离子电池用电解液，通过使用具有一个0H基的醇材料，能够提供其中氟 离子的稳定性提高的氟离子电池用电解液。其结果，能够提高氟离子对活性物质进行氟化 的活性，电池反应在电极中稳定地发生，并且能够得到高容量的电池。当氟离子的稳定性低 时，包括溶剂的分解反应的副反应在氟离子电池的放电和充电期间进行。也就是说，如果提 高了氟离子的稳定性，则副反应被抑制。其结果，在氟离子电池放电和充电期间的库伦效率 提高。根据本专利技术的实施方案，库伦效率提高，是因为氟离子的稳定性提高。氟离子的稳定 性为何提高的原因推测如下。 S卩，如图1所示，通过以预定的比例使用具有一个0H基的醇材料，能够配置多个 醇材料使得包围一个氟离子（F)。该醇材料的0H基的H原子易于与F选择性地相互作用 (0H基的H原子易于与F形成氢键）。另一方面，0H基的0原子由于其电负性高而不易于 释放H+，并且因此不过度地与氟离子结合（不与氟离子反应）。其结果，推测氟离子的稳定 性提尚° 另外，当具有质子给体能力的化合物与F反应时，可产生HF。HF具有毒性，并且 因此典型地，在氟离子电池用电解液中不使用具有质子给体能力的化合物。0H基具有质子 给体能力，但其程度低于普通的酸等。通过控制醇材料的摩尔比使得0H基包围一个氟离子 (F)，S卩，使得相对于氟离子的摩尔比大于1，能够提高氟离子的稳定性。 另外，如在下面的比较例中所述，使用具有两个或更多的0H基的醇材料不能得到 本专利技术的效果。其原因推测如下。即，如图2所示，当在醇材料的分子中存在两个或更多的 0H基时，由于螯合效应，0H基与F强烈地结合，并且F被过度地稳定。另一方面，本专利技术具 有的有利效果在于：通过使用具有一个0H基的醇材料，能够适度地稳定F。 特别地，在本专利技术的实施方案中，通过将醇材料添加至其中不发生氟化或脱氟的 溶剂中，能够使电极活性物质氟化或脱氟。此外，通过调节醇材料的添加量，能够调节氟化 或脱氟的程度。另外，在本专利技术的实施方案中，由于氟离子的稳定性提高，还得到了提高库 伦效率的效果以及防止氢氟酸（HF)形成的效果。以下，将描述根据本专利技术的实施方案的氟 离子电池用电解液的各个构成。 1.醇材料 根据本专利技术的实施方案的醇材料是具有一个0H基的材料（一价的醇材料）。醇材 料可作为用于溶解氟化物盐的溶剂或者作为用于稳定氟离子的添加剂使用。 醇材料不特别限定，只要其具有一个0H基即可。醇材料可以是伯醇、仲醇或者叔 醇。醇材料中的碳原子数例如为一个或更多。另一方面，醇材料中的碳原子数为12或更少， 并且优选为6或更少。另外，当醇材料具有碳链时，该碳链可以是直链的或者支化的。与该 碳链的碳结合的氢可以用其它元素取代。其它元素的实例包括卤族元素，例如氟。另外，醇 材料可以是饱和化合物或者不饱和化合物。然而，醇材料优选为饱和化合物，因为其化学稳 定性高。另外，根据本专利技术的醇材料还包括酚材料（具有酚的0H基的材料）。 典型地，醇材料具有烃骨架和0H基。醇材料可以仅具有烃骨架和0H基，或者还可 以具有其它的官能团。其它的官能团是能够得到本专利技术的效果的官能团。优选醇材料不具 有质子给体能力尚于0H基的官能团，因为这种具有质子给体能力尚于0H基的官能团可能 产生HF。具有质子给体能力高于0H基的官能团的实例包括羧酸基团。另外，为了防止0H 基的质子解离，醇材料可具有给电子取代基。 根据本专利技术的实施方案的醇材料的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇（异丙 醇）、1- 丁醇、2- 丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、酚和酚的衍生物（例如甲酚）。另外，当醇材料作为溶剂使用时，电解液的溶剂可以仅为醇材料或者醇材料与其 它溶剂的混合物。醇材料相对于整个溶剂的比例例如为lOmol%或更大，优选为30mol%或 更大，更优选为50mol%或更大，并且还更优选为70mol%或更大。 其它溶剂的实例包括离子液体和非水溶剂。离子液体通常具有高粘度，并且当与 醇材料结合使用时，能够得到具有低粘度的电解液。离子液体是具有100 °c或更低的熔点的 材料。离子液体的熔点优选为50°c或更低并且更优选为25°C或更低。 离子液体的阳离子的实例包括基于哌啶键啲阳离子、基于吡咯烷镇1的阳离子、 基于咪唑鐵的阳离子、铵阳离子和鱗阳离子。 离子液体的阴离子的实例包括由双本文档来自技高网...

【技术保护点】
氟离子电池用电解液，该电解液包含：氟化物盐；和具有一个OH基的醇材料，其中，该醇材料相对于该氟化物盐的氟离子的摩尔比大于1。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中本博文，小久见善八，山木準一，
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