卤化物离子电池用电解液制造技术

含有9.0～11.0mol/kg的卤化季铵盐或其水合物的水溶液即卤化物离子电池用电解液为安全性优异且电位窗宽的卤化物离子电池用电解质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】卤化物离子电池用电解液


[0001]本专利技术涉及卤化物离子电池用电解液。

技术介绍

[0002]利用卤化物离子向金属活性物质的穿梭机制进行充放电的卤化物离子电池作为后锂离子电池之一备受注目，特别期待开发一种现有电池所没有的具有特别优异的体积能量密度的卤化物离子电池。在卤化物离子中，特别是氟离子在阴离子中尺寸最小，对电荷传输有益，因此氟离子电池特别受关注。
[0003]在卤化物离子电池中，报告了许多一直以来已知的氟离子电池在高温下使用离子液体、有机电解液或固体电解质工作的电池。
[0004]因此，正在摸索一种能够使卤化物离子电池在更低温下进行充放电的卤化物离子电池。
[0005]例如，在非专利文献1中报告了使用由四烷基氟化铵的醚溶液构成的电解质的室温工作型的氟离子电池。
[0006]另外，在非专利文献2中报告了电解质使用0.8mol/L的NaF的水系氟离子电池。非专利文献2被认为是表明氟离子电池在水溶液中工作的首次报告。
[0007]现有技术文献
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1：Science.362，1144
‑
1148(2018)
[0010]非专利文献2：J.Electrochem.Soc.，166，A2419
‑
A2424(2019)

技术实现思路

[0011]然而，非专利文献1中，四烷基氟化铵在各种有机溶剂中的溶解度最大为2.3mol/L左右，因此pH为8以下。另外，非专利文献2中，NaF的浓度为0.8mol/L，因此pH小于7。因此，非专利文献1和2中均有生成作为反应中间体的游离的氟化氢的可能性，安全性存在顾虑。
[0012]另外，非专利文献1中使用了醚系电解质，因此电解质的起火性高，安全性也存在顾虑。
[0013]另外，非专利文献2中使用了NaF，因此电位窗为1.4V，较窄，无法期待高容量的卤化物离子电池。
[0014]本专利技术想要解决如上所述的课题，其目的在于提供安全性优异且电位窗宽的卤化物离子电池用电解质。
[0015]本专利技术人等为了实现上述的目的反复进行了深入研究。其结果发现，烷基卤化季铵盐的浓水溶液由于所含的水的状态发生变化而变成强碱，因此不会生成氟化氢，并且与稀水溶液的情况相比，电位窗明显扩大。该烷基卤化季铵盐的浓水溶液可以通过对烷基卤化季铵盐滴加少量的水而意外地制造出。本专利技术是基于这样的见解并进一步反复研究而完成的。即，本专利技术包含以下的构成。
[0016]项1.一种卤化物离子电池用电解液，是含有9.0～11.0mol/kg的卤化季铵盐或其水合物的水溶液。
[0017]项2.根据项1所述的卤化物离子电池用电解液，其中，上述水溶液中所含的上述卤化季铵盐或其水合物仅为1种。
[0018]项3.根据项1或2所述的卤化物离子电池用电解液，其中，上述卤化季铵盐或其水合物为氟化季铵盐或其水合物。
[0019]项4.根据项1～3中任一项所述的卤化物离子电池用电解液，是氟离子电池用电解液。
[0020]项5.一种卤化物离子电池，具备项1～4中任一项所述的卤化物离子电池用电解液。
[0021]项6.根据项5所述的卤化物离子电池，是氟离子电池。
[0022]项7.一种制造方法，是项1～4中任一项所述的卤化物离子电池用电解液的制造方法，
[0023]具备对上述卤化季铵盐或其水合物滴加水的工序，
[0024]相对于上述卤化季铵盐或其水合物100质量份，上述水的滴加量为13～30质量份。
[0025]根据本专利技术，能够提供安全性优异且电位窗宽的卤化物离子电池用电解质。
附图说明
[0026]图1是表示试验例1(使用实施例1～2和比较例1～2的水溶液的循环伏安法)的电位窗测定的结果的图表。
[0027]图2是表示试验例1(使用四乙基氟化铵盐的摩尔浓度不同的水溶液的循环伏安法)的电位窗测定的结果的图表。
[0028]图3是表示试验例2(四乙基氟化铵盐的摩尔浓度不同的水溶液的水溶液浓度与pH的关系)的结果的图表。
[0029]图4是表示试验例2(四丁基氟化铵盐的摩尔浓度不同的水溶液的水溶液浓度与pH的关系)的结果的图表。
[0030]图5是表示试验例3(使用实施例1的水溶液的正极活性物质和负极活性物质为Cu或CuF2时的半电池的充放电曲线)的结果的图表。
[0031]图6表示使用实施例1和比较例1中得到的水溶液进行2个循环的用制造例1的方法制造的三极式电解电池的充放电试验后的概观。
具体实施方式
[0032]本说明书中，“含有”是指“包含(comprise)”、“实质上仅由
…
构成(consist essentially of)”以及“仅由
……
构成(consist of)”均包括在内的概念。
[0033]另外，本说明书中，用“A～B”表示数值范围时，是指A以上且B以下。
[0034]另外，本说明书中，作为卤化物离子电池，是指能够将卤化物离子作为电荷载体工作的电池，卤化物离子一次电池和卤化物离子二次电池均包含在内。
[0035]另外，本说明书中，作为氟离子电池，是指能够将氟离子作为电荷载体工作的电池，氟离子一次电池和氟离子二次电池均包含在内。
[0036]1.卤化物离子电池用电解液
[0037]本专利技术的卤化物离子电池用电解液为含有9.0～11.0mol/kg的卤化季铵盐或其水合物的水溶液。
[0038]作为卤化季铵盐，没有特别限制，例如，可举出通式(1)表示的卤化季铵盐。
[0039][0040][式中，R1、R2、R3和R4相同或不同，表示烷基或芳基。X表示卤素原子][0041]通式(1)中，作为R1、R2、R3和R4表示的烷基，直链烷基和支链烷基均可采用，例如，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等碳原子数1～30的烷基(特别是碳原子数1～20的烷基)。其中，从安全性、电位窗、制造卤化物离子电池时的容量等观点考虑，优选为直链烷基，更优选为碳原子数1～30的直链烷基，进一步优选为碳原子数1～20的直链烷基，特别优选为乙基或正丁基。
[0042]通式(1)中，作为R1、R2、R3和R4表示的芳基，例如，可举出苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等。其中，从安全性、电位窗、制造卤化物离子电池时的容量等观点考虑，优选苯基。
[0043]通式(1)中，作为X表示的卤素原子，可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。这些卤素原子优选根据本专利技术的卤化物离子电池中的电荷载体来选择。其中，由于氟原子在阴离子中尺寸最小，对电荷输送有益，因此优选氟原子。即，卤化季铵盐优选为烷基氟化季铵盐。
[0044]作为满足如上所述的条件的卤化季铵盐，具体而言，可举出
[0045][0046]等，
[0047]优选
[0048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】1.一种卤化物离子电池用电解液，是含有9.0～11.0mol/kg的卤化季铵盐或其水合物的水溶液。2.根据权利要求1所述的卤化物离子电池用电解液，其中，所述水溶液中所含的所述烷基卤化季铵盐或其水合物仅为1种。3.根据权利要求1或2所述的卤化物离子电池用电解液，其中，所述卤化季铵盐或其水合物为氟化季铵盐或其水合物。4.根据权利要求1～3中任一项所述的卤化物离子电池用电解液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：上坊寺亨，佐口胜彦，长谷川规史，
申请(专利权)人：株式会社爱信，
类型：发明
国别省市：