非水溶剂、非水电解质及蓄电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种使用有机溶剂作为非水电解质的非水溶剂的、能够抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长并具有高性能的蓄电装置。一种蓄电装置包括：正极；负极；非水电解质；以及隔离体。其中，所述非水电解质包含：包含具有一个以上取代基的脂环季铵阳离子及相对于该脂环季铵阳离子的阴离子的离子液体；环酯；以及碱金属盐。尤其是，在蓄电装置中，离子液体的含量为：非水电解质中的离子液体与环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％；或者非水电解质的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。

【技术实现步骤摘要】
非水溶剂、非水电解质及蓄电装置
本专利技术涉及一种含有离子液体（也称为常温熔融盐）的蓄电装置。注意，蓄电装置是指所有具有蓄电功能的元件及装置。
技术介绍
作为蓄电装置之一的锂二次电池被应用于移动电话、电动汽车（EV：ElectricVehicle）等各种各样的用途中，作为锂二次电池，需要具有如下特性：高能量密度、优良的循环特性及在各种工作环境下的安全性等。通用的锂二次电池大多包含非水电解质（也称为电解液），该非水电解质包含非水溶剂及含有锂离子的锂盐。并且，作为该非水电解质而经常使用的有机溶剂是一种在常温常压下为液体的有机溶剂，例如具有高介电常数且具有良好的离子传导性的碳酸亚乙酯等。但是，上述有机溶剂具有挥发性并具有低闪点。因此，当将含有上述有机溶剂的非水溶剂用作锂二次电池的电解液时，有可能因内部短路或过充电等导致锂二次电池内部温度上升而使锂二次电池破裂或起火等。考虑到上述问题，已提出使用具有难燃性及难挥发性的离子液体作为锂二次电池的非水电解质的溶剂（参照专利文献1）。[专利文献1]日本专利申请特开2003-331918号公报锂二次电池或锂离子电容器等使用锂离子作为载体离子的蓄电装置采用定电流定电压（ConstantCurrentConstantVoltage：CCCV）充电方式。在CCCV充电方式中，在定电压充电（CV充电）期间流过蓄电装置的充电电流减少。因此，通常将该充电电流的电流值低于所希望的电流值的状态设定为充电完了（充满电）状态。但是，在使用碳酸亚乙酯作为非水电解质的溶剂的蓄电装置中，当以CCCV充电方式对该蓄电装置进行充电时，有时到定电压充电（CV充电）期间流过的充电电流变为低于所希望的电流值为止需要较长的时间。据推测这可能是由于发生了充电反应以外的反应，例如非水电解质的分解反应等。另外，在本说明书中，有时将到定电压充电（CV充电）期间流过的充电电流变为低于所希望的电流值为止需要的时间较长的情况记载为CV充电期间长。如此，当CV充电期间长时，说明发生了充电反应以外的反应，因此，存在因反应热等蓄电装置的内部温度上升而导致非水电解质起火甚至是蓄电装置破裂等危险。因此，在使用碳酸亚乙酯作为非水电解质的溶剂的蓄电装置中，当以CCCV充电方式进行充电时，通常将经过一定时间的CV充电期间之后的状态设定为充电完了（充满电）状态。此时，一般对该蓄电装置的充电装置设置发挥作为经过一定时间的CV充电期间之后停止充电的定时器的功能的电路。但是，当该发挥作为定时器的功能的电路因故障等不能正常工作时，CV充电期间变长，而有可能导致非水电解质起火甚至蓄电装置破裂等危险。鉴于上述问题，与经过规定时间后强制性地结束CV充电期间而成为充满电状态相比，从安全性方面考虑更希望以使充电电流变为低于所希望的电流值而成为充满电状态。
技术实现思路
于是，本专利技术的一个方式的目的是提供一种能够抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长的使用包含有机溶剂的非水电解质的蓄电装置。另外，本专利技术的一个方式的目的是提供一种高性能的使用含有有机溶剂的非水电解质的蓄电装置。鉴于上述内容，本专利技术的一个方式是一种蓄电装置，其包括正极、负极及非水电解质。其中，非水电解质包含：包含具有一个以上取代基的脂环季铵阳离子及相对于该脂环季铵阳离子的阴离子的离子液体；环酯；以及碱金属盐。其中，离子液体的脂环季铵阳离子的脂环骨架的碳数为5以下。另外，离子液体的脂环季铵阳离子的脂环骨架的碳原子键合有取代基。具体而言，本专利技术的一个方式是一种蓄电装置，其包括正极、负极及非水电解质。其中，非水电解质含有以通式（G1）表示的离子液体、环酯及碱金属盐。（在通式中，R1至R5表示氢原子或碳数为1至20的烷基，A1-表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一种。）优选非水电解质中的离子液体的含量为：非水电解质中的离子液体与环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％；或者非水电解质的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。环酯可以为碳酸亚乙酯。另外，非水电解质中含有的碱金属盐可以为锂盐。另外，可以使用为非质子性的有机溶剂代替环酯。例如可以举出链酯、环醚或链醚等。并且，上述非水电解质中含有的有机溶剂也可以为被氟化的环酯、被氟化的链酯、被氟化的环醚或被氟化的链醚。注意，在本说明书中，被氟化的环酯是指化合物中的氢被氟取代的环酯，如具有氟代烷基的环酯。因此，被氟化的链酯、被氟化的环醚或被氟化的链醚也是指化合物中的氢被氟取代的链酯、环醚或链醚。根据本专利技术的一个方式，使用有机溶剂作为非水电解质的溶剂的蓄电装置可以抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长，因此可以提供非水电解质起火及蓄电装置破裂等能够得到抑制的安全性高的蓄电装置。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供高性能的蓄电装置。具体地，根据本专利技术的一个方式，使用有机溶剂作为非水电解质的溶剂的蓄电装置可以抑制非水电解质的分解反应等的充电反应以外的反应，由此可以提供具有良好的循环特性的高可靠性的蓄电装置。并且，根据本专利技术的一个方式，可以提供高安全性、高可靠性且充放电率特性良好的蓄电装置。附图说明图1A和1B是示出本专利技术的一个方式的二次电池的结构的立体图及剖视图；图2A和2B是示出本专利技术的一个方式的二次电池的电极结构的俯视图及剖视图；图3A和3B是示出本专利技术的一个方式的二次电池的集电体结构及电极结构的立体图；图4A至4C是示出本专利技术的一个方式的二次电池的电极结构的剖视图；图5是用来说明使用本专利技术的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；图6A至6C是用来说明使用本专利技术的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；图7A和7B是用来说明使用本专利技术的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；图8A和8B是本专利技术的一个方式的离子液体的1HNMR图；图9是说明本专利技术的一个方式的蓄电装置的制造方法的图；图10A和10B是示出本专利技术的一个方式的离子液体的电压-电流特性的图；图11是说明本专利技术的一个方式的蓄电装置的制造方法的图；图12A和12B是示出本专利技术的一个方式的蓄电装置的充放电特性的图。符号说明100硬币型二次电池101正极集电体102正极活性物质层103正极104负极集电体105负极活性物质层106负极107非水电解质108隔离体109框体111框体121垫片142正极集电体143正极活性物质层145负极集电体146负极活性物质层148正极149负极156隔离体171框体172框体173环状绝缘体181隔离物183垫圈202芯217正极活性物质218石墨烯301a基础部301b突起部401a共通部401b区域402芯404外壳5000显示装置5001框体5002显示部5003扬声器部5004蓄电装置5100照明装置5101框体5102光源5103蓄电装置5104天花板5105侧壁5106地板5107窗户5200室内机5201框体5202送风口5203蓄电装置5204室外机5300电冷藏冷冻箱5301框体5302冷藏室门5303冷冻室门5304蓄电装置9033卡扣9034开关9035电源开关9036开关9038操作开关9630框体9631显示部9631a显示部9631b显示部9632a区域9632b区域9633太阳能电池96本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体，包括：含有具有一个以上取代基的脂环季铵阳离子以及阴离子的离子液体；以及环酯。

【技术特征摘要】
2011.12.23 JP 2011-2824851.一种电解质，包括：碱金属盐；环酯；以及以通式(G2)表示的离子液体，其中，R1至R5分别表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R1至R5的至少一个表示具有1至4个碳原子的烷基，R6及R7表示不同的具有1至4个碳原子的烷基，A1-表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一个，并且其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体和所述环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％。2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述离子液体以通式(G1)表示，3.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述环酯为碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯。4.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，A1-表示(CnF2n+1SO2)2N-、CF2(CF2SO2)2N-和(CmF2m+1SO3)-中的任一个，其中n为0至3，m为0至4。5.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，R2表示甲基，R1和R3至R5分别表示氢，R6表示甲基，R7表示丙基。6.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述电解质中的所述碱金属盐为锂盐。7.一种蓄电装置，包括：正极；负极；以及电解质，其中所述电解质包括：环酯；碱金属盐；以及以通式(G2)表示的离子液体，其中，R1至R5分别表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R1至R5的至少一个表示具有1至4个碳原子的烷基，R6及R7表示不同的具有1至4个碳原子的烷基，A1-表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一个，并且其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体和所述环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％。8.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，所述离子液体以通式(G1)表示，9.根据权利要求7所述的蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤恭介，板仓亮，井上信洋，石川纯，桃纯平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：