电化学设备用电解质、电解液以及电化学设备制造技术

本发明专利技术的课题在于提供电解液、使用于该电解液的电解质以及使用该电解液的电化学设备，所述电解液即使在电化学性的变质时也抑制OH

Electrolytes, electrolytes and electrochemical equipment for electrochemical equipment

The subject of the present invention is to provide an electrolyte, an electrolyte used in the electrolyte and an electrochemical device using the electrolyte, which inhibits OH even when electrochemical deterioration occurs.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学设备用电解质、电解液以及电化学设备
本专利技术涉及电解液、使用于该电解液的电解质以及使用该电解液的电化学设备，所述电解液即使在电化学性的变质时也抑制OH-离子的生成、即碱化，不会成为pH10以上的强碱溶液，作为其结果，降低被用作电化学设备的封装材料的树脂、橡胶或金属的劣化和腐蚀，提高电化学设备的可靠性。
技术介绍
双电层电容器与以往的例如电解电容器这样的电容器(或电容器)相比蓄电容量飞跃性地提高，开始被使用于以往并未使用的领域、例如电源助力用途等。特别是近年来，被使用于汽车的再生能源用途等，开始对节能社会做出贡献。另一方面，在以电解电容器为代表的电容器和双电层电容器等电化学设备中，作为电解液的电解质使用季铵盐等，但是在这些双电层电容器等电化学设备中，施加电压时电解液中的微量的水分与氧一起被还原，在负极附近产生OH-离子(氢氧化离子)，电解液逐渐示出强碱性。该OH-离子使负极的封口部的树脂、橡胶或金属等腐蚀而成为电解液泄漏的原因，存在使电化学设备的可靠性下降的问题。此外，还考虑所产生的氢氧化离子形成与使用的电解质对应的盐，例如将N-乙基-N-甲基吡咯烷盐(例如，四氟硼酸盐等)用作电解质时，想到由下述式表示的盐的生成。以往，作为防止这种负极附近的OH-离子的产生和/或捕捉并消灭所产生的OH-离子以解决电解液逐渐成为强碱性的方案，公开了通过使用脒系电解质来有效地降低所产生的OH-离子的方法(专利文献1和2)、添加具有碱化抑制效果的物质的方法(专利文献3和4)以及少量添加四甲基四氟硼酸铵(专利文献5)的方法等。根据专利文献1和2，公开了通过制成将具有脒基的季盐用作电解质的电解液，从而与以往使用被用作电解质的季铵盐的电解液的情况相比，未观察到恒电流电解时的因封口橡胶的劣化而造成的漏液等的异常，OH-离子被有效地降低。但是，这些使用具有脒基的季盐的电解液通常与季铵盐相比耐电压低，对可使用的电压具有限制，因此存在今后难以适用于要求高容量化、高性能化的电化学设备的问题。另外，在专利文献3中，由于电解质自身通过反应来消耗，因此担心因电解质浓度的下降而造成性能逐渐下降。另一方面，在专利文献4中，对电解液添加对于电容器性能来说不需要的物质，另外其自身也在电压施加条件下电化学性地活性(易于被氧化还原)，因此担心易于引起电分解等而导致电容器性能下降。此外，专利文献5的方法为除了由主要的季铵盐构成的电解质以外，少量添加同样的季铵盐(电解质)、即四甲基四氟硼酸铵的方法，通过电解液的低电阻化来抑制电分解，作为结果次要性地抑止碱化(推迟碱化速度)，碱化抑制并不有效。专利文献1：WO95/15572公报专利文献2：日本专利公开平08-321439号公报专利文献3：日本专利公开2014-99443号公报专利文献4：日本专利公开2009-65062号公报专利文献5：日本专利公开2012-69931号公报
技术实现思路
鉴于上述现状，本专利技术的课题在于提供电解液及被使用于该电解液的电解质、以及提供使用该电解液的电化学设备，所述电解液即使在电化学性的变质时也能够抑制OH-离子的浓度上升，降低树脂、橡胶或金属的劣化和腐蚀，提高电化学设备的可靠性。本专利技术人们对于上述课题进行深入研究的结果是发现，包含特定的化合物的电解质(例如，季铵盐)为对含有该电解质的电解液施加电压时电解液不会高碱化、即具有高碱化抑制效果的电解质，进一步再次进行深入研究完成了本专利技术。即，本专利技术的组合物(电解质组合物)包含具有由下述式(1)表示的阳离子单元的化合物和电解质，[式中，R1、R2、R3和R4相同或不同并表示烷基或烷氧基烷基，R1与R2以及R3与R4分别可以一起形成环，R1可以为由下述式(X)表示的阳离子性基，(式中，R5表示亚烷基，R2、R3和R4与前述相同)]。在所述式(1)中，R1和R2可以分别为C1-6烷基或C1-4烷氧基C1-6烷基，R3和R4可以一起形成环。由所述式(1)表示的阳离子单元代表性地可以为由下述式(1A)表示的阳离子单元，(式中，m表示1或2的整数，R1和R2与前述相同)。另外，在由所述式(1)(或(1A))表示的阳离子单元中，特别是，可以为R1为甲基的阳离子单元，还可以为R1为甲基，R2为乙基的阳离子单元。在本专利技术的电解质组合物中，电解质例如可以为具有季铵阳离子单元的化合物(或季铵盐)，代表性地可以为具有由下述式(2)表示的阳离子单元的化合物，(式中，n表示1或2的整数，R1和R2与前述相同)。在由所述式(2)表示的阳离子单元中，特别是，可以为R1为甲基的阳离子单元，还可以为R1为甲基，R2为乙基的阳离子单元。在本专利技术的优选组合物中，具有由式(1)表示的阳离子单元的化合物可以包含具有由所述式(1A)表示的阳离子单元的化合物，电解质还可以包含具有由所述式(2)表示的阳离子单元的化合物。构成具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物和电解质的阴离子并不限定，特别是，可以为氟含有阴离子[或含氟阴离子，例如四氟硼酸离子(BF4-)]。在本专利技术的组合物中，具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物的比例，例如，相对于电解质1重量份，可以为1×10-7重量份～0.1重量份左右。本专利技术包含含有所述电解质组合物的电解液。这种电解液，代表性地可以为含有所述电解质组合物和有机溶剂的电解液。在包含这种有机溶剂的电解液中，有机溶剂例如为选自由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙腈、环丁砜构成的组中的至少一种。另外，本专利技术包含使用所述电解液(或具备所述电解液)的电化学设备。这种电化学设备例如可以为双电层电容器、锂离子电容器、锂离子电池等。具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物如后详述的那样，在电解液(或与电解质的组合)中，能够抑制pH值的上升。因此，在本专利技术中包含pH上升抑制剂，用于抑制电解液(或与电解质的组合)中的pH上升，由具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物构成。另外，在本专利技术中包含抑制电解液(或与电解质的组合)中的pH上升的方法，在电解液中含有(混合或添加)具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物(或由具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物构成的pH上升抑制剂)的方法。另外，具有由所述式(1)表示的阳离子单元的多数化合物为新化合物。因此，在本专利技术中也包含具有由所述式(1)表示的阳离子单元的化合物。此外，这种化合物可以排除在所述式(1)中R1、R2和R3为异丙基且R4为乙基的化合物。本专利技术的电解质及电解液即使在电压的施加等、电解液的电化学性的变质时也能够抑制OH-离子浓度的上升，抑制高碱化，因此能够降低树脂、橡胶或金属的劣化和腐蚀，提高电化学设备的可靠性。其结果是使用本专利技术的电解液的电化学设备能够提高可靠性。附图说明图1是叠层型双电层电容器的正面图。图2是叠层型双电层电容器的内部结构图。图3是表示实施例7和比较例1～4的恒电流电解的负极(阴极)中的pH值的经时变化的图表。具体实施方式下面，对本专利技术进行详细说明。[电解质组合物]本专利技术的电解质组合物包含具有特定的阳离子单元的化合物和电解质。(具有阳离子单元的化合物)具有阳离子单元的化合物具有由下述式(1)表示的阳离子单元。[式中，R1、R2、R3和R4相同或不同并表示烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解质组合物，包含具有由下述式(1)表示的阳离子单元的化合物和电解质，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.29 JP 2016-1507731.一种电解质组合物，包含具有由下述式(1)表示的阳离子单元的化合物和电解质，式中，R1、R2、R3和R4相同或不同并表示烷基或烷氧基烷基，R1与R2以及R3与R4分别可以一起形成环，R1可以为由下述式(X)表示的阳离子性基，式中，R5表示亚烷基，R2、R3和R4与前述相同。2.根据权利要求1所述的电解质组合物，其中，具有由式(1)表示的阳离子单元的化合物为R1和R2分别为C1-6烷基或C1-4烷氧基C1-6烷基且R3和R4一起形成环的化合物。3.根据权利要求1或2所述的电解质组合物，其中，具有由式(1)表示的阳离子单元的化合物为具有由下述式(1A)表示的阳离子单元的化合物，式中，m表示1或2的整数，R1和R2与前述相同。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电解质组合物，其中，在具有由式(1)表示的阳离子单元的化合物中，R1为甲基。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电解质组合物，其中，在具有由式(1)表示的阳离子单元的化合物中，R1为甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川泰治，德丸祥久，引田章二，
申请(专利权)人：大塚化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP