电解液制造技术

本发明专利技术提供一种电位窗口拓宽的水系电解液；特别是，提供一种相对于以往的浓水系电解液而言，与该浓水系电解液所表现的电位窗口相比电位窗口得到进一步拓宽的水系电解液，或提供一种能够改善循环特性的水系电解液。并且，本发明专利技术通过使用可容易获取的廉价的材料，提供了一种非水系电解液，其能够进一步改善非水系电解液的特性，实现进一步的高能量密度化。本实施方式之中的一种水系电解液包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种盐、以及离液添加剂。并且，本实施方式之中的另一种非水系电解液包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种盐、以及离液添加剂。加剂。加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解液


[0001]本公开涉及水系电解液和水系电解液的制造方法、以及具有水系电解液的电化学器件和电化学器件的制造方法。进一步，本公开涉及非水系电解液和非水系电解液的制造方法、以及具有非水系电解液的电化学器件和电化学器件的制造方法。

技术介绍

[0002]与非水电解液相比，水系电解液的经济性和安全性优异，因此期待作为新一代的电化学器件的电解液。然而，与具有4V左右的电位窗口的非水电解系相比，水系电解液的电位窗口非常窄。因此，用水系电解液无法构成显示出充分的能量密度的电化学器件。对此，迄今为止进行了以拓宽水系电解液的电位窗口为目的的研究。
[0003]以往，在负极集流体与电解液的界面处形成固体电解质界面(Solid
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Electrolyte
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Interphase；SEI)，拓宽水系电解液的还原侧电位窗口(参照例如专利文献1～3)。此外，通过使用作为电解质而溶解至饱和浓度的NaClO4作为电解质的浓水系电解液，通过形成SEI而拓宽电位窗口，同时增加配位至阳离子的水分子，拓宽电位窗口(参照例如非专利文献1)。另一方面，与水系电解液相比，非水系电解液能够得到高能量，因此作为电容器、锂二次电池等电化学器件的电解液而广泛实用化。伴随便携电子设备的小型化
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轻量化，电化学器件中，高能量化的需求不断提高。对这样的需求，正在研究通过改善非水系电解液的特性而使电化学器件进一步高能量化。
[0004]例如，正在研究以碳酸(2
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氟
‑1‑/>甲基乙基)甲基酯等含氟原子的碳酸酯化合物作为溶剂，通过拓宽非水系电解液的电位窗口而实现高能量化(参照例如专利文献4)。此外，正在研究通过利用三氟甲苯和二异氰酸酯化合物等添加剂，改善包含常用的碳酸亚乙酯等溶剂的非水系电解液的保存特性、循环特性，从而实现高能量化(参照例如专利文献5)。进一步，正在研究通过利用磷酸三苯酯及其衍生物作为添加剂，改善包含碳酸亚乙酯等溶剂的非水系电解液的容量、阻抗等的平衡，由此从综合性的角度实现高能量化(参照例如专利文献6)。进一步，正在研究以改善固体电解质界面(Solid
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Electrolyte
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Interphase；SEI)为目的，在电解液中添加特定的硅化合物来改善循环特性等，从而实现高能量密度化(参照例如专利文献7)。现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1：日本特表2018
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530141号公报专利文献2：日本特开2019
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021514号公报专利文献3：日本特开2019
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029077号公报专利文献4：国际公开第2005/123656号
专利文献5：国际公开第2011/142276号专利文献6：日本特开2017
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098101号公报专利文献7：日本特开2004
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087459号公报非专利文献
[0006]非专利文献1：《电化学》，87(2019)220
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技术实现思路

专利技术要解决的技术问题
[0007]然而，上述文献等所述的水系电解液尽管实现了电位窗口的拓宽，但从实用化的观点出发，水系电解液的电位窗口不能说是足够的电位区域，存在进一步改善的余地。特别地，在非专利文献1那样的使用浓水系电解液的情况下，电解质盐相对于溶剂的溶解度存在极限，电解质已经高浓度化到饱和浓度，因此不可能通过再进行高浓度化而实现拓宽电位窗口。因此，本公开的目的之一在于，提供一种电位窗口拓宽的水系电解液；特别是提供一种相对于以往的浓水系电解液而言，与该浓水系电解液表现出的电位窗口相比电位窗口得到进一步拓宽的水系电解液。此外，本公开的另一目的在于，提供一种能够改善钠二次电池的循环特性的水系电解液以及使用它的钠二次电池。另一方面，研究并提供了一种非水系电解液，其与现有技术相比，通过拓宽电位窗口、改善保存特性或循环特性等各种特性，能够实现高能量化。然而，上述专利文献4是溶剂本身使用特殊的化合物的电解液，难以代替常用的烃系的碳酸酯来使用。此外，上述专利文献5和6也不是常用的化合物，从获取困难性、原料成本的观点出发，难以应用于工业的非水系电解液。此外，如果考虑到电解液的多种多样的用途拓展，目前仍然需要具有更优异的特性的非水系电解液。因此，本公开的另一目的在于，使用能够容易获取的廉价的材料，提供进一步改善非水系电解液的特性、能够进一步实现高能量密度化的非水系电解液。用于解决技术问题的手段
[0008]本专利技术人等通过不同于一直以来被关注并广泛研究的通过形成SEI来拓宽电位窗口的方式，针对利用水系电解液的电位窗口的拓宽和非水系电解液的特性改善进行高能量化进行了研究。作为二次电池等电化学器件中的非水系电解液和水系电解液(以下将它们也被简单地总称为“电解液”)的添加剂，一直以来使用解决防过充效果、负极覆膜形成效果、或者正极保护效果之类的电化学领域特有的技术问题的添加剂，但本专利技术人等着眼于与电化学领域中通常已知的添加剂完全不同的物质。本专利技术人等着眼于作为使DNA、蛋白质等生物高分子变性的物质而已知的离液(chaotropic)物质，当在电解液中添加该离液物质作为添加剂时发现，即使在电解液中添加离液添加剂也不会在电化学器件的氧化还原体系中产生任何损害，反而离液添加剂能够作为改善非水系电解液的特性并实现高能量化的添加剂而有效地发挥功能，并且能够作为拓宽水系电解液的电位窗口的添加剂等而有效地发挥功能。
本专利技术人等首次发现，通过使离液添加剂与电解质盐共存，能够进一步提高水系电解液中的电解质盐的浓度，能够进一步拓宽水系电解液的电位窗口，特别是相对于浓水系电解液，能够超过该浓水系电解液所示的电解质盐的饱和浓度而进一步提高电解质盐的浓度，与该浓水系电解液所示的电位窗口相比能够进一步拓宽电位窗口。由此，完成了本专利技术的新型水系电解液，其中，使用非常规的离液添加剂作为电化学领域中的添加剂。此外，本专利技术人等首次发现，通过使离液添加剂与电解质盐共存，能够进一步提高非水系电解液中的电解质盐的浓度，能够改善(提高)非水系电解液的特性；特别是相对于电解质已经高浓度化至饱和浓度的浓非水系电解液，能够超过该浓非水系电解液所示的电解质盐的饱和浓度而进一步提高电解质盐的浓度，能够进一步改善(提高)该浓非水系电解液所示的特性。由此，完成了本公开的新型非水系电解液，其中，使用非常规的离液添加剂作为电化学领域中的添加剂而。即，本专利技术如权利要求书所记载的技术方案。此外，本公开的主旨如下。
[0009][1]一种电解液，其特征在于，包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种盐和离液添加剂。[2]根据上述[1]所述的电解液，其中，所述盐是包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种的选自硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、氢氧化物盐、氯化物盐、氟化物盐、酰亚胺盐中的至少1种。[3]根据上述[1]或[2]所述的电解液，其中，所述盐相对于所述电解液的质量浓度为1mol/kg以上且30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电解液，其特征在于，包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种的盐、以及离液添加剂。2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述盐是包含选自钠、镁、钾和锂中的至少1种的选自硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、次氯酸盐、氢氧化物盐、氯化物盐、氟化物盐、酰亚胺盐中的至少1种。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其中，所述盐相对于所述电解液的质量浓度为1mol/kg以上且30mol/kg以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电解液，其中，所述离液添加剂是表现出离液特性的胺、醇和酸中的至少1种。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电解液，其中，所述离液添加剂是表现出离液特性的胺和醇中的至少1种。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田重人，坂本辽，伊藤正人，牛岛洸太郎，高原俊也，小林渉，冈田昌树，
申请(专利权)人：东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：