电解质组合物、电解质膜、电极、电池和电解质组合物的评价方法技术

本发明专利技术提供一种电解质组合物，其用于电池时的充放电性能比现有的电解质组合物优异。本发明专利技术涉及一种电解质组合物，其为包含碱金属盐的电解质组合物，其特征在于，该组合物进一步包含选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物、以及离子离解促进剂，该碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上。

Evaluation methods of electrolyte composition, electrolyte membrane, electrode, battery and electrolyte composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解质组合物、电解质膜、电极、电池和电解质组合物的评价方法
本专利技术涉及电解质组合物、电解质膜、电极、电池和电解质组合物的评价方法。更详细而言，涉及可以适合用作锂离子电池等的电池用材料的电解质组合物、含有该电解质组合物的电解质膜、电极和使用它们而构成的电池、以及电解质组合物的评价方法。
技术介绍
近年来，在对环境问题的关注日益提高的背景下，正在推进由石油、煤炭等化石燃料的能源资源的转换，与之相伴，电池的重要性提高，预计其需求会增加。其中，能够反复进行充放电的二次电池不仅用于移动电话、笔记本电脑等电子设备，在汽车、航空器等各种领域中的使用也在推进，正在对各种二次电池和用于二次电池的材料进行研究、开发。特别是容量大且轻量的锂离子电池，是今后最期待扩大利用的二次电池，是最积极地进行研究、开发的电池。在这种电池的研究、开发中，已开发出提高在全固态电池中使用的电解质的离子传导率的技术。例如，专利文献1、2中公开了一种包含锂盐和醚系聚合物的电解质。另外，专利文献3中公开了一种高分子电解质材料，其含有具有由规定结构表示的结构单元的脂肪族聚碳酸酯和作为电解质盐化合物的双(氟磺酰基)酰亚胺锂。此外，非专利文献1中公开了一种包含聚环氧乙烷、丁二腈以及双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂的组合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭63-193954号公报专利文献2：日本特开2006-318674号公报专利文献3：日本特开2014-185195号公报【非专利文献】r>非专利文献1：M.Echeverri另2人“Macromolecules”、(美国)2012年、第45卷、6068-6077页
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，已开发出各种电解质和电解质组合物。但是，现有的电解质和电解质组合物在用于电池时的充放电性能方面并不充分。本专利技术是鉴于上述现状而进行的，其目的在于提供一种电解质组合物，其用于电池时的充放电性能比现有的电解质组合物优异。另外，本专利技术的目的在于提供使用了这种电解质组合物的电解质膜、电极和电池。此外，本专利技术的目的还在于提供一种简便地评价电解质组合物的上述充放电性能的评价方法。用于解决课题的手段本专利技术人对电解质组合物进行了各种研究，结果发现，包含碱金属盐、特定种类的聚合物和离子离解促进剂、且碱金属盐的浓度为1.8mol/kg以上的电解质组合物在用于电池时的充放电性能比现有的电解质组合物优异。另外，以往在电解质组合物的性能评价中使用电解质的离子传导率作为指标。与此相对，本专利技术人发现，与作为现有指标的离子传导率相比，利用两个碱金属夹持电解质组合物，并施加直流电流，由此时的电压上升值和电流值计算出的电阻值所表示的离子传导性与电池的充放电性能的相关性高。这样，想到能够成功地解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术涉及一种电解质组合物，其为包含碱金属盐的电解质组合物，该组合物进一步包含选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物、以及离子离解促进剂，上述碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上。上述碱金属盐优选由下述式(1)表示。MN(SO2R1)(SO2R2)(1)(式中，M表示碱金属离子。R1、R2相同或不同，表示氟原子或碳原子数为1～3的氟代烷基。)上述聚合物优选包含具有来自环氧乙烷的结构单元的聚醚系聚合物。上述离子离解促进剂优选包含腈化合物和/或磺酰基化合物。上述腈化合物优选为下述式(2)所表示的二腈化合物。【化1】(式中，R3表示碳原子数为1～6的烷基或碳原子数为6～10的芳基。)上述离子离解促进剂优选为碳酸亚乙酯。本专利技术还涉及一种电解质膜，其包含上述电解质组合物。上述电解质膜优选包含隔膜。上述隔膜优选由选自由纤维素无纺布、PET无纺布、玻璃无纺布、聚烯烃无纺布、聚烯烃微多孔膜和聚酰亚胺多孔膜组成的组中的至少一种构成。本专利技术还涉及一种电极，其包含上述电解质组合物。此外，本专利技术还涉及一种碱金属电池，其使用上述电解质膜和/或电极而构成。此外，本专利技术还涉及一种电解质组合物的评价方法，其为对包含碱金属盐的电解质组合物进行评价的方法，其特征在于，上述评价方法中，利用两个碱金属夹持电解质组合物，并施加直流电流，由此时的电压上升值和电流值计算出电阻值。专利技术的效果本专利技术的电解质组合物由上述构成形成，与现有的电解质组合物相比，用于电池时的充放电性能优异，因此能够适合用于锂离子电池等的电池用材料等。此外，本专利技术的电解质组合物的评价方法由上述构成形成，能够简便地评价电解质组合物的上述充放电性能，能够适合用于电解质组合物的制造等中。附图说明图1是示出对实施例1～11和比较例1～4中制造的电解质膜测定离子传导性的结果的图。图2是示出对实施例12、13和比较例5中制造的纽扣型锂离子二次电池进行充放电试验而得到的放电曲线的图。具体实施方式下面，对本专利技术的优选方式进行具体说明，但本专利技术不仅限于下述记载，可以在不变更本专利技术要点的范围内适当变更而使用。需要说明的是，将以下记载的本专利技术的各个优选方式组合2个或3个以上而成的方式也属于本专利技术的优选方式。[电解质组合物]本专利技术的电解质组合物包含碱金属盐、选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物、以及离子离解促进剂，每1kg该组合物的碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上。本专利技术的电解质组合物通过包含这种特定化合物与碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上的协同效应，能够发挥出优异的离子传导性。在像这样电解质组合物中的碱金属盐浓度高的情况下，认为阴离子所形成的传导路径在很大程度上参与了碱金属离子的传导性，因此，本专利技术在组合物中的碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上、组合物包含离子离解促进剂、在组合物中使碱金属离子和阴离子离解的方面具有特别的技术意义。此外，以往已知：电解质组合物中的碱金属盐浓度高时制膜性差，但本专利技术的电解质组合物通过为上述特定的构成，制膜性也优异。上述碱金属盐浓度优选为2.0mol/kg以上、进一步优选为2.2mol/kg以上、特别优选为2.5mol/kg以上。另外，上述碱金属盐浓度优选为5.3mol/kg以下、更优选为5.0mol/kg以下、进一步优选为4.6mol/kg以下。相对于电解质组合物100质量％，上述电解质组合物中的碱金属盐的含量优选为51～99质量％。更优选为52～98质量％、进一步优选为55～95质量％。上述电解质组合物中的选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物的含量没有特别限制，相对于电解质组合物100质量％，优选为0.5～45质量％。更优选为1～45质量％、进一步优选为3～40质量％、特别优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解质组合物，其为包含碱金属盐的电解质组合物，其特征在于，/n该组合物进一步包含选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物、以及离子离解促进剂，/n该碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170627 JP 2017-1253191.一种电解质组合物，其为包含碱金属盐的电解质组合物，其特征在于，
该组合物进一步包含选自由聚醚系聚合物、(甲基)丙烯酸系聚合物、腈系聚合物、氟系聚合物组成的组中的至少一种聚合物、以及离子离解促进剂，
该碱金属盐浓度为1.8mol/kg以上。


2.如权利要求1所述的电解质组合物，其特征在于，所述碱金属盐由下述式(1)表示，
MN(SO2R1)(SO2R2)(1)
式中，M表示碱金属离子；R1、R2相同或不同，表示氟原子或碳原子数为1～3的氟代烷基。


3.如权利要求1或2所述的电解质组合物，其特征在于，所述聚合物包含具有来自环氧乙烷的结构单元的聚醚系聚合物。


4.如权利要求1～3中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述离子离解促进剂包含腈化合物和/或磺酰基化合物。


5.如权利要求1～4中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述腈化合物为下述式(2)所表示的二腈化合物，
【化1】



式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田慎弥，荒川元博，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：日本;JP