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。本发明专利技术的课题在于提供对氟离子稳定性高的氟离子电池用电解液。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：含有氟化物盐，具有碱金属的阳离子及胺阴离子的碱金属胺盐，和由通式R1-O(CH2CH2O)n-R2(R1和R2各自独立地为碳数4以下的烷基或者碳数4以下的氟代烷基，n在2～10的范围内)表示的甘醇二醚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对氟离子稳定性高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阳离子基的电池。 另一方面，作为阴离子基的电池，已知的有利用了氟离子的反应的氟离子电池。 例如，在专利文献1中，公开了一种能够在正极和负极之间传导阴离子电荷载流 子（F)的电化学电池（氟离子电池）。另外，在专利文献1的实施例中，使用了使1^8?4溶 解在将碳酸亚丙酯（PC)和碳酸二甲酯（DMC)混合而成的有机溶剂中的电解液。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :特表2009-529222号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 由于氟离子反应性高，因此存在如下问题：在与活性物质反应前，会与其它材料 (特别是溶剂）反应，不能与活性物质充分反应。 本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种对氟离子稳定性 高的氟离子电池用电解液。 用于解决课题的手段 为了完成上述课题，在本专利技术中，提供了一种氟离子电池用电解液，其特征在于， 含有：氟化物盐、具有碱金属阳尚子和胺阴尚子的碱金属胺盐、和由通式r1_〇(ch2ch2o) ^R2?1和R2各自独立地为碳数4以下的烷基或者碳数4以下的氟代烷基，η在2~10的 范围内）表示的甘醇二醚。 根据本专利技术，通过组合氟化物盐、碱金属胺盐和甘醇二醚，能够制成对氟离子稳定 性高的氟离子电池用电解液。 在上述专利技术中，优选上述通式中的上述η为3或4。 在上述专利技术中，上述甘醇二醚优选为上述R1和上述R2为甲基，上述η为3的三甘 醇二甲醚。 在上述专利技术中，优选上述胺阴离子为双（氟磺酰基）胺（FSA)阴离子。 在上述专利技术中，优选上述碱金属为Li。 在上述专利技术中，优选上述氟化物盐为四甲基氟化铵。 另外，在本专利技术中，提供一种氟离子电池，其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，其特征在于，上述 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，能够制成耐久性高的氟离子 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对氟离子稳定性高的效果。【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是说明在实施例1~8和比较例1、2中使用的化合物的化学式。 图3是对实施例1、2和比较例1、2中得到的评价用电解液的CV测定（使用A1板） 的结果。 图4是对实施例1、2和比较例1、2中得到的评价用电解液的CV测定（使用A1板） 的结果。 图5是对CV测定后的A1电极的XPS测定的结果。 图6是对实施例1和比较例1中得到的评价用电解液的CV测定（使用Mg板）的 结果。 图7是对实施例3、4、8中得到的评价用电解液的CV测定（使用A1板）的结果。 图8是对实施例5、6中得到的评价用电解液的CV测定（使用A1板）的结果。 图9是对实施例3、7中得到的评价用电解液的CV测定（使用A1板）的结果。 附图标记的说明 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详细地进行说明。 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：氟化物盐、具有碱金属阳离子和 胺阴离子的碱金属胺盐、和由通式#_〇 (CH2CH20)n-R2 (R1和R2各自独立地为碳数4以下的烷 基或者碳数4以下的氟代烷基，η在2~10的范围内）表示的甘醇二醚。 根据本专利技术，通过组合氟化物盐、碱金属胺盐和甘醇二醚，能够制成对氟离子稳定 性高的氟离子电池用电解液。在此，甘醇二醚相对于氟离子可期待高的化学稳定性。另一 方面，氟化物盐的离子键合性非常强。甘醇二醚所包含的醚基不具有使氟化物盐的离子键 解离程度的供电子性，因此氟化物盐在甘醇二醚中是不溶的。与此相对，通过与氟化物盐和 甘醇二醚一起使用碱金属胺盐，能够使氟化物盐溶解在甘醇二醚中。这推测是因为通过碱 金属胺盐的添加，能够促进氟化物盐的离子解离。更具体而言，推测为：通过甘醇二醚与碱 金属胺盐进行溶剂化，甘醇二醚变得易于与氟离子相互作用，能够促进氟化物盐的离子解 离。予以说明，本专利技术的氟离子电池用电解液优选氟化物盐完全地溶解，但只要氟化物盐的 至少一部分溶解即可。 这样，本专利技术的氟离子电池用电解液对氟离子的稳定性高。因此，能够提高氟离子 氟化活性物质的活性，在电极中稳定地发生电池反应，能够实现电池的大容量化。进而，由 于对氟离子的稳定性高，因此也得到了库伦效率提高的效果、能够抑制氢氟酸（HF)的生成 的效果。 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.甘醇二醚 本专利技术中的甘醇二醚是由通式^^迅迅队-妒況和…各自独立地为碳数斗以 下的烷基或者碳数4以下的氟代烷基，η在2~10的范围内）表示的化合物。 在上述通式中，R1和R2相互可以相同，也可以不同。另外，R1或R2的碳数通常为4 以下，可以是4、3、2、1中的任一者。如果R1或R2的碳数过大，则有可能与氟离子的相互作 用在空间上受到阻碍。作为碳数4以下的烷基，具体可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、 仲丁基、异丁基、叔丁基等。另外，氟代烷基是将烷基的氢的一部分或全部取代为氟的基团。 在上述通式中，η通常在2~10的范围内。η可以为3以上。如果η过小，则有 可能在氟离子的存在下碱金属离子成为氟化物盐。另一方面，η可以为8以下，也可以为5 以下。如果η过大，则有可能甘醇二醚彼此的相互作用变强，与碱金属离子的溶剂化难以发 生。在本专利技术中，可以仅使用一种由上述通式表示的甘醇二醚，也可以组合使用两种以上。 另外，作为本专利技术中的甘醇二醚，例如可举出二甘醇二乙醚（G2)、三甘醇二甲醚 (G3)、四甘醇二甲醚（G4)、二甘醇二丁醚、二甘醇甲乙醚、三甘醇甲乙醚、三甘醇丁基甲基醚 等。 2.氟化物盐 本专利技术中的氟化物盐只要生成与活性物质反应的氟离子就不特限定，可以为有机 氟化物盐，也可以为无机氟化物盐。另外，氟化物盐还可以为离子液体。 氟化物盐的阳离子不特别限定，但可举出络合阳离子。作为络合阳离子，可举出烷 基铵阳离子、烷基键阳离子、烷基锍阳离子等。作为烷基铵阳离子，例如可举出由下述通式 表不的阳呙子。【化1】 在上述通式中，R1~R4各自独立地为烷基或氟代烷基。R1~R4的碳数例如为10 以下，可以为5以下，也可以为3以下。 作为氟化物盐的阳离子的其它例子，可举出碱金属的阳离子。作为碱金属的阳离 子，例如可举出Li、Na、K、Rb、Cs等。 氟化物盐的阴离子只要生成与活性物质反应的氟离子就不特别限定，但其中优选 为F。 3.碱金属胺盐 本专利技术中的碱金属胺盐具有碱金属的阳离子和胺阴离子。胺阴离子是指从仲胺 (RfNH)中抽出了质子的阴离子。 作为碱金属，例如可举出Li、Na、K、Rb、Cs等。另一方面，作为胺阴离子，例如可举 出磺酰基胺阴离子和甲硅烷基胺阴离子。磺酰基胺阴离子是胺阴离子中的N(阴离子中心） 与磺酰基的S键合而成的阴离子。磺酰基胺阴离子可以具有一个磺酰基，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：氟化物盐，具有碱金属阳离子和胺阴离子的碱金属胺盐，和由通式R1‑O(CH2CH2O)n‑R2表示的甘醇二醚，其中R1和R2各自独立地为碳数4以下的烷基或者碳数4以下的氟代烷基，n在2～10的范围内。

【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，安部武志，
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