JPH09286785A - 含フッ素ジオキソラン、電解液用有機溶媒、リチウム二次電池および電気二重層コンデンサ - Google Patents
含フッ素ジオキソラン、電解液用有機溶媒、リチウム二次電池および電気二重層コンデンサInfo
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化還元電位幅の広い電解液用有機溶媒を提
供する。 【解決手段】 2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,
3−ジオキソラン等の新規含フッ素ジオキソラン化合物
を電解液用有機溶媒として用いる。
供する。 【解決手段】 2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,
3−ジオキソラン等の新規含フッ素ジオキソラン化合物
を電解液用有機溶媒として用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ
の媒体として好適に用いることができる新規な含フッ素
ジオキソラン化合物;この化合物からなる電解液用有機
溶媒;この有機溶媒を用いた電解液が充填されたリチウ
ム二次電池;並びに、この有機溶媒を用いた電解液が充
填された電気二重層コンデンサに関するものである。
等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ
の媒体として好適に用いることができる新規な含フッ素
ジオキソラン化合物;この化合物からなる電解液用有機
溶媒;この有機溶媒を用いた電解液が充填されたリチウ
ム二次電池;並びに、この有機溶媒を用いた電解液が充
填された電気二重層コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIをはじめとする電子技術の
発展はめざましく、各種機器の飛躍的な小型化、軽量化
が図られ、リチウム二次電池等の二次電池や電気二重層
コンデンサ等のコンデンサに用いる電解液への性能上の
要求も高まっている。
発展はめざましく、各種機器の飛躍的な小型化、軽量化
が図られ、リチウム二次電池等の二次電池や電気二重層
コンデンサ等のコンデンサに用いる電解液への性能上の
要求も高まっている。
【0003】たとえば、より高エネルギー密度が得ら
れ、しかもより優れた貯蔵性とを備えた電池としてリチ
ウム電池への期待はますます高まっている。一次電池の
分野では既にリチウム電池による小型軽量電池が実用化
されているが、その用途分野は一次電池であるが故に限
られたものであった。一方、二次電池の分野では、負極
に金属リチウムを用いた場合、その優れた特性にもかか
わらず、デンドライト状のリチウムの析出のため十分な
充放電サイクル寿命が得られていないといった課題があ
った。そこで、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素
材料が注目され、開発が活発に行われている。またそれ
に適した電解液を構成する有機溶媒についても種々検討
されている。この有機溶媒には、プロピレンカーボネー
トやエチレンカーボネート等にジエチルカーボネート等
を混合したものが代表的である。
れ、しかもより優れた貯蔵性とを備えた電池としてリチ
ウム電池への期待はますます高まっている。一次電池の
分野では既にリチウム電池による小型軽量電池が実用化
されているが、その用途分野は一次電池であるが故に限
られたものであった。一方、二次電池の分野では、負極
に金属リチウムを用いた場合、その優れた特性にもかか
わらず、デンドライト状のリチウムの析出のため十分な
充放電サイクル寿命が得られていないといった課題があ
った。そこで、リチウムをドープ、脱ドープできる炭素
材料が注目され、開発が活発に行われている。またそれ
に適した電解液を構成する有機溶媒についても種々検討
されている。この有機溶媒には、プロピレンカーボネー
トやエチレンカーボネート等にジエチルカーボネート等
を混合したものが代表的である。
【0004】また、活性炭と電解液との界面に形成され
る電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用して、
ファラッドオーダの電気容量を瞬時に充放電できる電気
二重層コンデンサも、半導体メモリーの急速な需要の伸
びに伴い、瞬時停電時のメモリーのバックアップ用電源
として大きな注目を集めている。また、瞬時に大容量の
電気が取り出せることから、電気自動車用電源としての
期待も高まっている。従来、この電気二重層コンデンサ
の電解液としては、硫酸や水酸化カリウム等の水溶液系
電解液、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、アセトニトリルおよびジメチ
ルホルムアミド等の有機溶媒にテトラアルキルアンモニ
ウム塩等の電解質を溶解させた有機溶媒系電解液が知ら
れている。
る電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用して、
ファラッドオーダの電気容量を瞬時に充放電できる電気
二重層コンデンサも、半導体メモリーの急速な需要の伸
びに伴い、瞬時停電時のメモリーのバックアップ用電源
として大きな注目を集めている。また、瞬時に大容量の
電気が取り出せることから、電気自動車用電源としての
期待も高まっている。従来、この電気二重層コンデンサ
の電解液としては、硫酸や水酸化カリウム等の水溶液系
電解液、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、アセトニトリルおよびジメチ
ルホルムアミド等の有機溶媒にテトラアルキルアンモニ
ウム塩等の電解質を溶解させた有機溶媒系電解液が知ら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リチウム二次
電池の場合でいえば、これら従来の有機溶媒を用いた場
合、充放電の際に酸化還元による分解反応のため十分な
充放電サイクル寿命が得られず、二次電池として不十分
である。また、電気二重層コンデンサの場合でいえば、
有機溶媒系電解液を用いた場合でも、単セル当たりの耐
電圧は2.5Vであり、メモリーバックアップや電気自
動車用電源等の用途には不十分である。耐電圧を3.0
V以上に高めることができればコンデンサの小型化を実
現できるが、従来の電気二重層コンデンサに2.5V以
上の電圧を印加すると電解液の電気分解、特に溶媒の分
解により重合反応やガス発生を起こし、液漏れや外装ケ
ースの膨張、直流抵抗の増加あるいは容量の減少といっ
た不都合が生じる。これらリチウム二次電池や電気二重
層コンデンサに用いる電解液用有機溶媒に対する要求を
満足させるため、より酸化還元電位幅の広い、具体的に
は、酸化電位がより貴側に、還元電位がより卑側にある
溶媒を開発することが求められている。
電池の場合でいえば、これら従来の有機溶媒を用いた場
合、充放電の際に酸化還元による分解反応のため十分な
充放電サイクル寿命が得られず、二次電池として不十分
である。また、電気二重層コンデンサの場合でいえば、
有機溶媒系電解液を用いた場合でも、単セル当たりの耐
電圧は2.5Vであり、メモリーバックアップや電気自
動車用電源等の用途には不十分である。耐電圧を3.0
V以上に高めることができればコンデンサの小型化を実
現できるが、従来の電気二重層コンデンサに2.5V以
上の電圧を印加すると電解液の電気分解、特に溶媒の分
解により重合反応やガス発生を起こし、液漏れや外装ケ
ースの膨張、直流抵抗の増加あるいは容量の減少といっ
た不都合が生じる。これらリチウム二次電池や電気二重
層コンデンサに用いる電解液用有機溶媒に対する要求を
満足させるため、より酸化還元電位幅の広い、具体的に
は、酸化電位がより貴側に、還元電位がより卑側にある
溶媒を開発することが求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる問題
点を解消すべく鋭意研究した結果、本発明に至った。す
なわち本発明は、下記一般式(1)で示される含フッ素
ジオキソラン(a);該含フッ素ジオキソラン(a)か
らなる電解液用有機溶媒;この有機溶媒を溶媒とする電
解液が充填されてなるリチウム二次電池;並びに、この
有機溶媒を溶媒とする電解液が充填されてなる電気二重
層コンデンサである。 一般式(1)
点を解消すべく鋭意研究した結果、本発明に至った。す
なわち本発明は、下記一般式(1)で示される含フッ素
ジオキソラン(a);該含フッ素ジオキソラン(a)か
らなる電解液用有機溶媒;この有機溶媒を溶媒とする電
解液が充填されてなるリチウム二次電池;並びに、この
有機溶媒を溶媒とする電解液が充填されてなる電気二重
層コンデンサである。 一般式(1)
【0007】
【化2】
【0008】〔式中、R1〜R4は水素または炭素数が
1〜4のアルキル基、R5は水素、フッ素または−CF
XY(式中、X、Yは水素、フッ素または炭素数が1〜
4のアルキル基)で表される基である。〕
1〜4のアルキル基、R5は水素、フッ素または−CF
XY(式中、X、Yは水素、フッ素または炭素数が1〜
4のアルキル基)で表される基である。〕
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明を詳細に記載す
る。一般式(1)において、R1〜R4の炭素数が1〜
4のアルキル基または−CFXY中のX、Yの炭素数が
1〜4のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−もしくはi−プロピル基およびn−、i−も
しくはt−ブチル基があげられる。
る。一般式(1)において、R1〜R4の炭素数が1〜
4のアルキル基または−CFXY中のX、Yの炭素数が
1〜4のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、n−もしくはi−プロピル基およびn−、i−も
しくはt−ブチル基があげられる。
【0010】本発明で用いる含フッ素ジオキソラン
(a)の具体例としては、2−フルオロ−1,3−ジオ
キソラン、2−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン、2,2−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン、
2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラ
ン、2,2−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−
ジオキソラン、2,2−ジフルオロ−4−エチル−1,
3−ジオキソラン、2,2−ジフルオロ−4−n−プロ
ピル−1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−(1
−フルオロエチル)−1,3−ジオキソラン、2−フル
オロ−2−(1−フルオロ−n−プロピル)−1,3−
ジオキソラン、2−フルオロ−2−フルオロメチル−
1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−ジフルオロ
メチル−1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソラン等があげられ
る。
(a)の具体例としては、2−フルオロ−1,3−ジオ
キソラン、2−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン、2,2−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン、
2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラ
ン、2,2−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−
ジオキソラン、2,2−ジフルオロ−4−エチル−1,
3−ジオキソラン、2,2−ジフルオロ−4−n−プロ
ピル−1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−(1
−フルオロエチル)−1,3−ジオキソラン、2−フル
オロ−2−(1−フルオロ−n−プロピル)−1,3−
ジオキソラン、2−フルオロ−2−フルオロメチル−
1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−ジフルオロ
メチル−1,3−ジオキソラン、2−フルオロ−2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソラン等があげられ
る。
【0011】一般式(1)で表される含フッ素ジオキソ
ランの内、代表例としてR5がFのものの製法は、酸化
剤の存在下、下記一般式(3)で示されるチオン炭酸エ
ステルとフッ化物イオン剤を反応させることにより得る
ことができる。 一般式(3)
ランの内、代表例としてR5がFのものの製法は、酸化
剤の存在下、下記一般式(3)で示されるチオン炭酸エ
ステルとフッ化物イオン剤を反応させることにより得る
ことができる。 一般式(3)
【0012】
【化3】
【0013】〔式中、R1〜R4は水素または炭素数が
1〜4のアルキル基である。〕 用いる酸化剤としては、N−ヨードコハク酸イミド(N
IS)、N−ブロモコハク酸イミド(NBS)、N−ク
ロロコハク酸イミド(NCS)等のN−ハロイミド、
1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(D
BH)、フルオロ硫酸メチルおよび酢酸鉛等がある。こ
れらのうち好ましいものは、取り扱いの容易なN−ハロ
イミドである。
1〜4のアルキル基である。〕 用いる酸化剤としては、N−ヨードコハク酸イミド(N
IS)、N−ブロモコハク酸イミド(NBS)、N−ク
ロロコハク酸イミド(NCS)等のN−ハロイミド、
1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(D
BH)、フルオロ硫酸メチルおよび酢酸鉛等がある。こ
れらのうち好ましいものは、取り扱いの容易なN−ハロ
イミドである。
【0014】また、用いるフッ化物イオン剤としては、
フッ化カリウム(KF)/相関移動触媒、KF/無機坦
体、スプレードライKF、フッ化テトラアルキルアンモ
ニウム、フッ化テトラアルキルアンモニウム−(フッ化
水素)錯体等がある。これらのうちで好ましいものは、
吸湿性が低く、求核性の高い、フッ化テトラアルキルア
ンモニウム−(フッ化水素)錯体である。反応溶媒とし
ては、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロ
ロホルム、ベンゼン、トルエン等の有機溶媒を用いるこ
とができる。
フッ化カリウム(KF)/相関移動触媒、KF/無機坦
体、スプレードライKF、フッ化テトラアルキルアンモ
ニウム、フッ化テトラアルキルアンモニウム−(フッ化
水素)錯体等がある。これらのうちで好ましいものは、
吸湿性が低く、求核性の高い、フッ化テトラアルキルア
ンモニウム−(フッ化水素)錯体である。反応溶媒とし
ては、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロ
ロホルム、ベンゼン、トルエン等の有機溶媒を用いるこ
とができる。
【0015】−5〜0℃で酸化剤を加えた後の反応温度
は、通常徐々に室温付近まで昇温する温度範囲である。
反応時間は特に限定されず、原料のチオン炭酸エステル
が消失した時点を反応の終点とすることができる。反応
終了後、通常の分離手段、たとえばろ取、抽出、洗浄等
により反応混合物から一般式(1)で示される含フッ素
ジオキソランを単離することができる。また必要によ
り、再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィー等で精製
することができる。
は、通常徐々に室温付近まで昇温する温度範囲である。
反応時間は特に限定されず、原料のチオン炭酸エステル
が消失した時点を反応の終点とすることができる。反応
終了後、通常の分離手段、たとえばろ取、抽出、洗浄等
により反応混合物から一般式(1)で示される含フッ素
ジオキソランを単離することができる。また必要によ
り、再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィー等で精製
することができる。
【0016】本発明の含フッ素ジオキソラン(a)は種
々の電解液用有機溶媒として有用である。本発明の有機
溶媒には、必要により、含フッ素ジオキソラン(a)と
ともに、環状もしくは鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン
酸エステル、環状もしくは鎖状エーテル、ラクトン化合
物、ニトリル化合物およびアミド化合物から選ばれる1
種以上の化合物(b)を副溶媒として含有させることが
できる。環状もしくは鎖状炭酸エステルとしては、たと
えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートおよ
びジエチルカーボネートがあげられ、鎖状カルボン酸エ
ステルとしては、たとえば酢酸メチルおよびプロピオン
酸メチルがあげられる。また、環状もしくは鎖状エーテ
ルとしては、たとえばテトラヒドロフラン、1,3−ジ
オキソラン、1,2−ジメトキシエタンがあげられ、ラ
クトン化合物としては、たとえばγ−ブチロラクトンが
あげられ、ニトリル化合物としては、たとえばアセトニ
トリルがあげられ、アミド化合物としては、たとえばジ
メチルホルムアミドがあげられる。
々の電解液用有機溶媒として有用である。本発明の有機
溶媒には、必要により、含フッ素ジオキソラン(a)と
ともに、環状もしくは鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン
酸エステル、環状もしくは鎖状エーテル、ラクトン化合
物、ニトリル化合物およびアミド化合物から選ばれる1
種以上の化合物(b)を副溶媒として含有させることが
できる。環状もしくは鎖状炭酸エステルとしては、たと
えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートおよ
びジエチルカーボネートがあげられ、鎖状カルボン酸エ
ステルとしては、たとえば酢酸メチルおよびプロピオン
酸メチルがあげられる。また、環状もしくは鎖状エーテ
ルとしては、たとえばテトラヒドロフラン、1,3−ジ
オキソラン、1,2−ジメトキシエタンがあげられ、ラ
クトン化合物としては、たとえばγ−ブチロラクトンが
あげられ、ニトリル化合物としては、たとえばアセトニ
トリルがあげられ、アミド化合物としては、たとえばジ
メチルホルムアミドがあげられる。
【0017】上記化合物(b)を用いる場合、好ましい
ものは電解液の用途により異なることがあるので注意を
要する。たとえばリチウム二次電池用電解液の場合は、
(b)のうち、環状もしくは鎖状炭酸エステルおよび鎖
状カルボン酸エステルが好ましい。また、電気二重層コ
ンデンサ用電解液の場合は、(b)のうち、環状および
鎖状炭酸エステル、環状もしくは鎖状エーテル、ラクト
ン化合物、ニトリル化合物およびアミド化合物が好まし
い。上記化合物(b)の混合比としては、含フッ素ジオ
キソラン(a)に対し、重量比で、通常b/a=(0.
1〜2)/1、好ましくはb/a=(0.5〜1.5)
/1、特に好ましくはb/a=(0.5〜1)/1であ
る。
ものは電解液の用途により異なることがあるので注意を
要する。たとえばリチウム二次電池用電解液の場合は、
(b)のうち、環状もしくは鎖状炭酸エステルおよび鎖
状カルボン酸エステルが好ましい。また、電気二重層コ
ンデンサ用電解液の場合は、(b)のうち、環状および
鎖状炭酸エステル、環状もしくは鎖状エーテル、ラクト
ン化合物、ニトリル化合物およびアミド化合物が好まし
い。上記化合物(b)の混合比としては、含フッ素ジオ
キソラン(a)に対し、重量比で、通常b/a=(0.
1〜2)/1、好ましくはb/a=(0.5〜1.5)
/1、特に好ましくはb/a=(0.5〜1)/1であ
る。
【0018】また上記溶媒を用いた有機電解液の調製に
あたり、電解質としては特に限定はなく、電解液の用途
毎、従来用いられているものと同様でよい。リチウム二
次電池の場合でいえば、たとえばLiBF4、LiP
F6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、L
iN(CF3SO2)2等を使用できる。また電気二重層
コンデンサの場合でいえば、たとえば、テトラアルキル
アンモニウムのテトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオ
ロリン酸塩、過塩素酸塩、ヘキサフルオロ砒素酸塩、ト
リフルオロメタンスルホン酸塩等を使用できる。
あたり、電解質としては特に限定はなく、電解液の用途
毎、従来用いられているものと同様でよい。リチウム二
次電池の場合でいえば、たとえばLiBF4、LiP
F6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、L
iN(CF3SO2)2等を使用できる。また電気二重層
コンデンサの場合でいえば、たとえば、テトラアルキル
アンモニウムのテトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオ
ロリン酸塩、過塩素酸塩、ヘキサフルオロ砒素酸塩、ト
リフルオロメタンスルホン酸塩等を使用できる。
【0019】
【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 (実施例1)2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3
−ジオキソランの製造 チオン炭酸プロピレン47.2g(0.40mol)
を、ジクロロメタン600ml、二水素三フッ化テトラ
ブチルアンモニウム301.0g(1.00mol)に
溶解させ、0℃まで冷却した。これに0℃以下でN−ヨ
ードコハク酸イミド180.0g(0.80mol)を
加えた後、室温で2時間撹拌した。エーテルでデカンテ
ーション、ついでエーテルを留去した後、得られた液体
を減圧蒸留することにより2,2−ジフルオロ−4−メ
チル−1,3−ジオキソラン37.2gを得た(収率7
5.0%)。
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 (実施例1)2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3
−ジオキソランの製造 チオン炭酸プロピレン47.2g(0.40mol)
を、ジクロロメタン600ml、二水素三フッ化テトラ
ブチルアンモニウム301.0g(1.00mol)に
溶解させ、0℃まで冷却した。これに0℃以下でN−ヨ
ードコハク酸イミド180.0g(0.80mol)を
加えた後、室温で2時間撹拌した。エーテルでデカンテ
ーション、ついでエーテルを留去した後、得られた液体
を減圧蒸留することにより2,2−ジフルオロ−4−メ
チル−1,3−ジオキソラン37.2gを得た(収率7
5.0%)。
【0020】1H−NMR(ppm): 1.37
(d,3H) 4.06(t,1H) 4.57(t,1H) 4.83〜4.96(m,1
H)
(d,3H) 4.06(t,1H) 4.57(t,1H) 4.83〜4.96(m,1
H)
【0021】(実施例2)2,2−ジフルオロ−1,3
−ジオキソランの製造 チオン炭酸エチレン41.6g(0.40mol)を、
ジクロロメタン600ml、二水素三フッ化テトラブチ
ルアンモニウム301.0g(1.00mol)に溶解
させ、0℃まで冷却した。これに0℃以下でN−ヨード
コハク酸イミド180.0g(0.80mol)を加え
た後、室温で2時間撹拌した。エーテルでデカンテーシ
ョン、ついでエーテルを留去した後、得られた液体を減
圧蒸留することにより2,2−ジフルオロ−1,3−ジ
オキソラン30.9gを得た(収率70.2%)。
−ジオキソランの製造 チオン炭酸エチレン41.6g(0.40mol)を、
ジクロロメタン600ml、二水素三フッ化テトラブチ
ルアンモニウム301.0g(1.00mol)に溶解
させ、0℃まで冷却した。これに0℃以下でN−ヨード
コハク酸イミド180.0g(0.80mol)を加え
た後、室温で2時間撹拌した。エーテルでデカンテーシ
ョン、ついでエーテルを留去した後、得られた液体を減
圧蒸留することにより2,2−ジフルオロ−1,3−ジ
オキソラン30.9gを得た(収率70.2%)。
【0022】1 H−NMR(ppm): 4.17(t,4H)
【0023】(実施例3〜6)実施例3として、2,2
−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソランに、
LiPF6を0.65モル/Lの割合で溶解したもの、
実施例4として、2,2−ジフルオロ−4−メチル−
1,3−ジオキソランに、(C2H5)4NBF4を0.6
5モル/Lの割合で溶解したもの、実施例5として、
2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラ
ンに(C2H5)3NCH3・BF4を0.65モル/Lの
割合で溶解したもの、実施例6として、2,2−ジフル
オロ−4−メチル−1,3−ジオキソランに、N−メチ
ル−N−エチルピロリジニウムテトラフルオロホウ酸塩
を0.65モル/Lの割合で溶解したものを各々調製し
た。
−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソランに、
LiPF6を0.65モル/Lの割合で溶解したもの、
実施例4として、2,2−ジフルオロ−4−メチル−
1,3−ジオキソランに、(C2H5)4NBF4を0.6
5モル/Lの割合で溶解したもの、実施例5として、
2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラ
ンに(C2H5)3NCH3・BF4を0.65モル/Lの
割合で溶解したもの、実施例6として、2,2−ジフル
オロ−4−メチル−1,3−ジオキソランに、N−メチ
ル−N−エチルピロリジニウムテトラフルオロホウ酸塩
を0.65モル/Lの割合で溶解したものを各々調製し
た。
【0024】(実施例7、8)実施例7として、2、2
−ジフルオロ−1,3−ジオキソランに、LiPF6を
0.65モル/Lの割合で溶解したもの、実施例8とし
て、2、2−ジフルオロ−1,3−ジオキソランに、
(C2H5)4NBF4を0.65モル/Lの割合で溶解し
たものを各々調製した。
−ジフルオロ−1,3−ジオキソランに、LiPF6を
0.65モル/Lの割合で溶解したもの、実施例8とし
て、2、2−ジフルオロ−1,3−ジオキソランに、
(C2H5)4NBF4を0.65モル/Lの割合で溶解し
たものを各々調製した。
【0025】(比較例1〜4)比較例1として、プロピ
レンカーボネートにLiPF6を0.65モル/Lの割
合で溶解したもの、比較例2として、プロピレンカーボ
ネートに(C2H5)4NBF4を0.65モル/Lの割合
で溶解したもの、比較例3として、2−トリフルオロメ
チル−1,3−ジオキソランにLiPF6を0.65モ
ル/Lの割合で溶解したもの、比較例4として、2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソランに(C2H5)
4NBF4を0.65モル/Lの割合で溶解したものを各
々調製した。
レンカーボネートにLiPF6を0.65モル/Lの割
合で溶解したもの、比較例2として、プロピレンカーボ
ネートに(C2H5)4NBF4を0.65モル/Lの割合
で溶解したもの、比較例3として、2−トリフルオロメ
チル−1,3−ジオキソランにLiPF6を0.65モ
ル/Lの割合で溶解したもの、比較例4として、2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソランに(C2H5)
4NBF4を0.65モル/Lの割合で溶解したものを各
々調製した。
【0026】(評価1)実施例1および実施例2で得ら
れた2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン、2、2−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン、
および比較としてプロピレンカーボネートおよび2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソランの電気化学的
な安定性を評価した。評価は、3極式セルを用いた電位
走査法の測定により行った。作用極および対極には白金
を、参照極には銀−塩化銀を用いた。100mV/秒で
掃引し、酸化側、還元側で電流の立ち上がりが観測され
た電位を、それぞれ酸化電位および還元電位とした。S
CE基準に換算した結果を表1に示す。
れた2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3−ジオキ
ソラン、2、2−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン、
および比較としてプロピレンカーボネートおよび2−ト
リフルオロメチル−1,3−ジオキソランの電気化学的
な安定性を評価した。評価は、3極式セルを用いた電位
走査法の測定により行った。作用極および対極には白金
を、参照極には銀−塩化銀を用いた。100mV/秒で
掃引し、酸化側、還元側で電流の立ち上がりが観測され
た電位を、それぞれ酸化電位および還元電位とした。S
CE基準に換算した結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1の結果から、実施例1〜8で用いた含
フッ素ジオキソランは比較例1、2で用いたプロピレン
カーボネートと比較して、酸化電位がより貴側に、還元
電位がより卑側に広がっており、酸化還元電位幅が広い
ことがわかる。また、比較例3、4で用いており、2の
位置の1つが水素である2−トリフルオロメチル−1,
3−ジオキソランでは、酸化電位が卑側に、還元電位が
貴側に移動して酸化還元幅が狭くなっており好ましくな
い。
フッ素ジオキソランは比較例1、2で用いたプロピレン
カーボネートと比較して、酸化電位がより貴側に、還元
電位がより卑側に広がっており、酸化還元電位幅が広い
ことがわかる。また、比較例3、4で用いており、2の
位置の1つが水素である2−トリフルオロメチル−1,
3−ジオキソランでは、酸化電位が卑側に、還元電位が
貴側に移動して酸化還元幅が狭くなっており好ましくな
い。
【0029】(評価2)上述の実施例3、7および比較
例1の有機電解液の各温度における電気伝導率を測定し
た。結果を表2に示す。表2の結果から、実施例3、7
で用いた含フッ素ジオキソランは比較例1で用いたプロ
ピレンカーボネートと比較して電気伝導性に優れている
ことがわかる。
例1の有機電解液の各温度における電気伝導率を測定し
た。結果を表2に示す。表2の結果から、実施例3、7
で用いた含フッ素ジオキソランは比較例1で用いたプロ
ピレンカーボネートと比較して電気伝導性に優れている
ことがわかる。
【0030】
【表2】
【0031】次に、リチウム二次電池を作成し、その特
性を評価した。 (実施例9)図1は本実施例で作成したリチウム二次電
池の半断面図である。図1において、1はグラファイ
ト、2は正極活物質成型体、3は多孔質セパレータ、4
は負極缶、5は正極缶、6はガスケットである。図1に
示す二次電池を以下の手順で作成した。LiCoO2に
導電剤としてアセチレンブラックおよび結着剤としてポ
リエチレン粉末を混合して加圧成型して作製した正極活
物質成型体2をステンレス製正極缶5の底面に置いたニ
ッケル製ネット上に圧着した。次に前記成型体上にポリ
プロピレン製多孔質セパレータ3を載置した後、2,2
−ジフルオロ−4−メチル−1,3ジオキソランとジエ
チルカーボネートの等容量混合溶媒に1.0モル/Lの
濃度でLiPF6を溶解させた有機電解液を注入し、ガ
スケット6を挿入した。その後グラファイト1を密着さ
せたステンレス製負極缶4をセパレーター3上に載置
し、正極缶5の開口端部分をを内方へ折曲し封口部分を
ガラスハーメチックシールして、図1に示すような、有
機電解液が正極活物質成型体2、グラファイト1および
セパレータ3に含浸されたリチウム二次電池を作成し
た。
性を評価した。 (実施例9)図1は本実施例で作成したリチウム二次電
池の半断面図である。図1において、1はグラファイ
ト、2は正極活物質成型体、3は多孔質セパレータ、4
は負極缶、5は正極缶、6はガスケットである。図1に
示す二次電池を以下の手順で作成した。LiCoO2に
導電剤としてアセチレンブラックおよび結着剤としてポ
リエチレン粉末を混合して加圧成型して作製した正極活
物質成型体2をステンレス製正極缶5の底面に置いたニ
ッケル製ネット上に圧着した。次に前記成型体上にポリ
プロピレン製多孔質セパレータ3を載置した後、2,2
−ジフルオロ−4−メチル−1,3ジオキソランとジエ
チルカーボネートの等容量混合溶媒に1.0モル/Lの
濃度でLiPF6を溶解させた有機電解液を注入し、ガ
スケット6を挿入した。その後グラファイト1を密着さ
せたステンレス製負極缶4をセパレーター3上に載置
し、正極缶5の開口端部分をを内方へ折曲し封口部分を
ガラスハーメチックシールして、図1に示すような、有
機電解液が正極活物質成型体2、グラファイト1および
セパレータ3に含浸されたリチウム二次電池を作成し
た。
【0032】(実施例10)2,2−ジフルオロ−1,
3−ジオキソランとジエチルカーボネートの等量混合溶
媒に、1.0モル/Lの濃度でLiPF6を溶解させた
有機電解液を用いる以外は実施例9と同様に操作して、
図1と同じ構成のリチウム二次電池を作成した。
3−ジオキソランとジエチルカーボネートの等量混合溶
媒に、1.0モル/Lの濃度でLiPF6を溶解させた
有機電解液を用いる以外は実施例9と同様に操作して、
図1と同じ構成のリチウム二次電池を作成した。
【0033】(比較例5)参考比較例として上記有機電
解液組成物の代わりに、プロピレンカーボネートとジエ
チルカーボネートの等量混合溶媒に、1.0モル/Lの
濃度でLiPF6を溶解させた電解液組成物を用いて同
様に操作して、図1と同じ構成のリチウム二次電池を作
成した。
解液組成物の代わりに、プロピレンカーボネートとジエ
チルカーボネートの等量混合溶媒に、1.0モル/Lの
濃度でLiPF6を溶解させた電解液組成物を用いて同
様に操作して、図1と同じ構成のリチウム二次電池を作
成した。
【0034】(評価3)以上の実施例9、10および比
較例5の有機電解液二次電池に対し、以下のようにサイ
クル特性を比較した。上限電圧を4.2Vに設定して1
mAで10時間定電流、定電圧充電し、続いて1mAの
低電流で終止電圧3.0Vまで放電し、これを充放電の
1サイクルとしてこのような充放電を所定サイクル数繰
り返した。図2は、そのときの充放電効率をサイクル数
に対してプロットしたものである。図2に示す通り、実
施例9、10は比較例5に対し良好な充放電を示し、優
れた充放電特性を示すことがわかる。
較例5の有機電解液二次電池に対し、以下のようにサイ
クル特性を比較した。上限電圧を4.2Vに設定して1
mAで10時間定電流、定電圧充電し、続いて1mAの
低電流で終止電圧3.0Vまで放電し、これを充放電の
1サイクルとしてこのような充放電を所定サイクル数繰
り返した。図2は、そのときの充放電効率をサイクル数
に対してプロットしたものである。図2に示す通り、実
施例9、10は比較例5に対し良好な充放電を示し、優
れた充放電特性を示すことがわかる。
【0035】次に、電気二重層コンデンサを作成し、そ
の特性を評価した。 (実施例11)図3は本実施例で作成した電気二重層コ
ンデンサの構成の半断面図である。図3において、7は
負極側ケース、8はアルミ溶射層、9は分極性電極、1
0はセパレータ、11はガスケット、12は正極側ケー
スである。図3に示す電気二重層コンデンサを以下の手
順で作成した。分極性電極9の材料として、活性炭繊維
(比表面積2500m2/g)を使用し、これに集電体
としてアルミ溶射層8をプラズマ溶射によって形成す
る。これを、正極側ケース12と負極側ケース7に溶接
した後、2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3ジオ
キソランに0.65モル/Lの(C2H5)4NBF4を溶
解させた電解液を含浸させる。次に負極側の電極9上に
ポリプロピレン性の多孔膜からなるセパレータ10を重
ね、その上に正極側ケース12を重ね合わせ、負極側ケ
ース7の周囲にガスケット11をかぶせ、正極側ケース
12の周辺をプレスによりかしめて封口し、図3に示す
ような、電解液が分極性電極9およびセパレータ10に
含浸されたコイン型の電気二重層コンデンサを作成し
た。
の特性を評価した。 (実施例11)図3は本実施例で作成した電気二重層コ
ンデンサの構成の半断面図である。図3において、7は
負極側ケース、8はアルミ溶射層、9は分極性電極、1
0はセパレータ、11はガスケット、12は正極側ケー
スである。図3に示す電気二重層コンデンサを以下の手
順で作成した。分極性電極9の材料として、活性炭繊維
(比表面積2500m2/g)を使用し、これに集電体
としてアルミ溶射層8をプラズマ溶射によって形成す
る。これを、正極側ケース12と負極側ケース7に溶接
した後、2,2−ジフルオロ−4−メチル−1,3ジオ
キソランに0.65モル/Lの(C2H5)4NBF4を溶
解させた電解液を含浸させる。次に負極側の電極9上に
ポリプロピレン性の多孔膜からなるセパレータ10を重
ね、その上に正極側ケース12を重ね合わせ、負極側ケ
ース7の周囲にガスケット11をかぶせ、正極側ケース
12の周辺をプレスによりかしめて封口し、図3に示す
ような、電解液が分極性電極9およびセパレータ10に
含浸されたコイン型の電気二重層コンデンサを作成し
た。
【0036】(実施例12)2,2−ジフルオロ−1,
3−ジオキソランに、0.65モル/Lの濃度で(C2
H5)4NBF4を溶解させた有機電解液を用いる以外は
実施例11と同様に操作して、図3と同じ構成の電気二
重層コンデンサを作成した。
3−ジオキソランに、0.65モル/Lの濃度で(C2
H5)4NBF4を溶解させた有機電解液を用いる以外は
実施例11と同様に操作して、図3と同じ構成の電気二
重層コンデンサを作成した。
【0037】(比較例6)参考比較例として上記有機電
解液組成物の代わりに、プロピレンカーボネートに0.
65モル/Lの濃度で(C2H5)4NBF4を溶解させた
電解液組成物を用いて同様に操作して、図3と同じ構成
の電気二重層コンデンサを作成した。
解液組成物の代わりに、プロピレンカーボネートに0.
65モル/Lの濃度で(C2H5)4NBF4を溶解させた
電解液組成物を用いて同様に操作して、図3と同じ構成
の電気二重層コンデンサを作成した。
【0038】(評価4)上記のようにして作製した電気
二重層コンデンサの初期特性として、電気容量と内部抵
抗を測定した。その後、コンデンサを70℃で3.3V
の電圧を印加しながら1000時間放置し、1000時
間経過後のコンデンサの容量と内部抵抗を測定した。電
気容量は3.3Vで充電したコンデンサを定電流で放電
させ、その時の放電曲線から測定した。また、内部抵抗
はLCRメータ(周波数1KHz)で測定した。結果を
表3に示す。表3からわかるように、実施例11、12
のコンデンサは、70℃で従来より高い3.3Vを印可
して1000時間保持した後でも、比較例6と比べ容
量、内部抵抗ともに変化率が小さく、高い電圧印可状態
で長期にわたる使用に耐えることができる。
二重層コンデンサの初期特性として、電気容量と内部抵
抗を測定した。その後、コンデンサを70℃で3.3V
の電圧を印加しながら1000時間放置し、1000時
間経過後のコンデンサの容量と内部抵抗を測定した。電
気容量は3.3Vで充電したコンデンサを定電流で放電
させ、その時の放電曲線から測定した。また、内部抵抗
はLCRメータ(周波数1KHz)で測定した。結果を
表3に示す。表3からわかるように、実施例11、12
のコンデンサは、70℃で従来より高い3.3Vを印可
して1000時間保持した後でも、比較例6と比べ容
量、内部抵抗ともに変化率が小さく、高い電圧印可状態
で長期にわたる使用に耐えることができる。
【0039】
【表3】
【0040】
【発明の効果】以上説明した様に、含フッ素ジオキソラ
ンからなる本発明の電解液用有機溶媒は優れた酸化還元
電位幅を持つためリチウム二次電池等の二次電池や電気
二重層コンデンサ等のコンデンサに用いる電解液用の有
機溶媒として好適である。また、たとえばリチウム二次
電池の有機溶媒として用いた場合、電池のサイクル特性
を飛躍的に向上させることができ、また電気二重層コン
デンサの有機溶媒として用いた場合、高い電圧印可状態
で長期にわたる使用が可能であるため、その工業価値の
大なるものである。
ンからなる本発明の電解液用有機溶媒は優れた酸化還元
電位幅を持つためリチウム二次電池等の二次電池や電気
二重層コンデンサ等のコンデンサに用いる電解液用の有
機溶媒として好適である。また、たとえばリチウム二次
電池の有機溶媒として用いた場合、電池のサイクル特性
を飛躍的に向上させることができ、また電気二重層コン
デンサの有機溶媒として用いた場合、高い電圧印可状態
で長期にわたる使用が可能であるため、その工業価値の
大なるものである。
【図1】 実施例で作成したリチウム二次電池の半断面
図である。
図である。
【図2】 各種有機溶媒を用いた電池の充放電サイクル
特性の比較を示す図である。
特性の比較を示す図である。
【図3】 実施例で作成した電気二重層コンデンサの半
断面図である。
断面図である。
1 グラファイト 2 正極活物質成型体 3 多孔質セパレータ 4 負極缶 5 正極缶 6 ガスケット ○・・・実施例9のサイクル数vs充放電効率測定値 △・・・実施例10のサイクル数vs充放電効率測定値 □・・・比較例3のサイクル数vs充放電効率測定値 7 負極側ケース 8 アルミ溶射層 9 分極性電極 10 セパレータ 11 ガスケット 12 正極側ケース
Claims (7)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で示される含フッ素ジ
オキソラン(a)。 一般式(1) 【化1】 〔式中、R1〜R4は水素または炭素数が1〜4のアル
キル基、R5は水素、フッ素または−CFXY(式中、
X、Yは水素、フッ素または炭素数が1〜4のアルキル
基)で表される基である。〕 - 【請求項2】 請求項1記載の含フッ素ジオキソラン
(a)からなる電解液用有機溶媒。 - 【請求項3】 副溶媒として、環状もしくは鎖状炭酸エ
ステル、鎖状カルボン酸エステル、環状もしくは鎖状エ
ーテル、ラクトン化合物、ニトリル化合物およびアミド
化合物から選ばれる1種以上の化合物(b)を、含フッ
素ジオキソラン(a)に対し重量比で、b/a=(0.
1〜2)/1含有する請求項2記載の電解液用有機溶
媒。 - 【請求項4】 リチウム二次電池の電解液用有機溶媒で
ある請求項2または3記載の電解液用有機溶媒。 - 【請求項5】 請求項4記載の有機溶媒を溶媒とする電
解液が充填されてなるリチウム二次電池。 - 【請求項6】 電気二重層コンデンサの電解液用有機溶
媒である請求項2または3記載の電解液用有機溶媒。 - 【請求項7】 請求項6記載の有機溶媒を溶媒とする電
解液が充填されてなる電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9014458A JPH09286785A (ja) | 1996-01-10 | 1997-01-09 | 含フッ素ジオキソラン、電解液用有機溶媒、リチウム二次電池および電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045396 | 1996-01-10 | ||
| JP5672096 | 1996-02-19 | ||
| JP8-20453 | 1996-02-19 | ||
| JP8-56720 | 1996-02-19 | ||
| JP9014458A JPH09286785A (ja) | 1996-01-10 | 1997-01-09 | 含フッ素ジオキソラン、電解液用有機溶媒、リチウム二次電池および電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286785A true JPH09286785A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=27280647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9014458A Withdrawn JPH09286785A (ja) | 1996-01-10 | 1997-01-09 | 含フッ素ジオキソラン、電解液用有機溶媒、リチウム二次電池および電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09286785A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007508703A (ja) * | 2003-10-14 | 2007-04-05 | デグサ アクチエンゲゼルシャフト | セラミック分離層を有するキャパシタ |
| JP2008297299A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Zhangjiagang Huasheng Chemicals Co Ltd | フルオロ環状炭酸エステルの製造方法 |
| JP2010010144A (ja) * | 2009-10-09 | 2010-01-14 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| JP2010010143A (ja) * | 2009-10-09 | 2010-01-14 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| KR101067261B1 (ko) * | 2003-10-14 | 2011-09-23 | 에보닉 데구사 게엠베하 | 세라믹 분리층을 포함하는 커패시터 |
| JP5234109B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-07-10 | ダイキン工業株式会社 | フルオロプロピレンカーボネートの製造法 |
| JP2022551173A (ja) * | 2019-10-10 | 2022-12-07 | メキシケム フロー エセ・ア・デ・セ・ヴェ | 組成物 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP9014458A patent/JPH09286785A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007508703A (ja) * | 2003-10-14 | 2007-04-05 | デグサ アクチエンゲゼルシャフト | セラミック分離層を有するキャパシタ |
| KR101067261B1 (ko) * | 2003-10-14 | 2011-09-23 | 에보닉 데구사 게엠베하 | 세라믹 분리층을 포함하는 커패시터 |
| JP2008297299A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Zhangjiagang Huasheng Chemicals Co Ltd | フルオロ環状炭酸エステルの製造方法 |
| JP5234109B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-07-10 | ダイキン工業株式会社 | フルオロプロピレンカーボネートの製造法 |
| US8519161B2 (en) | 2008-06-30 | 2013-08-27 | Daikin Industries, Ltd. | Process for preparing fluoropropylene carbonate |
| JP2010010144A (ja) * | 2009-10-09 | 2010-01-14 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| JP2010010143A (ja) * | 2009-10-09 | 2010-01-14 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| JP2022551173A (ja) * | 2019-10-10 | 2022-12-07 | メキシケム フロー エセ・ア・デ・セ・ヴェ | 組成物 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070803 |