[发明专利]离子液体及使用离子液体的蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体及使用离子液体的蓄电装置。

背景技术

近年来，由于对移动电话或笔记本型个人电脑等便携式电子设备的需求的增加及电动汽车（EV：Electric Vehicle）等的开发，对双电层电容器、锂离子二次电池、锂离子电容器等蓄电装置的需求显著增加。另外，蓄电装置需要高电容、高性能化及各种工作环境下的安全性等。

为了满足上述那样的要求，对蓄电装置的电解液积极地进行开发。作为用于蓄电装置的电解液有环状碳酸酯，尤其是，通常使用具有高介电常数及优良的离子传导性的碳酸乙烯酯。

然而，不仅是碳酸乙烯酯，有机溶剂大多具有挥发性及低闪点。因此，在将有机溶剂用作蓄电装置的电解液时，有可能由于内部短路或过充电等而内部温度上升，从而导致发生锂离子二次电池的破裂或发火等。

于是，考虑到上述危险性，对将具有非挥发性及阻燃性的离子液体用作蓄电装置的电解液进行了研讨。离子液体还被称为室温熔融盐，是指由阳离子和阴离子的组合构成的盐。作为离子液体，例如可以举出包含季铵类阳离子的离子液体及包含咪唑类阳离子的离子液体等（参照专利文献1及非专利文献1）。

[专利文献1]日本专利申请公开2003-331918号公报

[非专利文献1]

Hajime Matsumoto等,含基于二(氟磺酰基)亚胺[FSI]^-的低粘度离子液体的Li/LiCoO₂电池的快速循环(Fast cycling of Li/LiCoO₂ cell with low-viscosity ionic liquids based on bis(fluorosulfonyl)imide[FSI]^-),Journal of Power Sources,160,2006,第1308-1313页

在将离子液体用作蓄电装置的电解液的情况下，该离子液体被要求具有很宽的电位窗及高电化学稳定性。另外，由于蓄电装置在很多情况下被要求-30°C至70°C的工作温度，因此当蓄电装置在各种环境下，特别在低温环境下使用时，该离子液体的熔点优选低。

但是，因为专利文献1所示的包含季铵类阳离子的离子液体的熔点是10°C左右，所以当在低温环境下使用蓄电装置时，有可能离子液体凝固而导致离子液体的电阻增大。另外，因为在低温环境下使用蓄电装置是很困难的，所以发生蓄电装置的工作温度范围变窄的问题。

另外，如非专利文献1所示那样，包含咪唑类阳离子的离子液体与包含季铵类阳离子的离子液体相比，电位窗窄，不能说具有充分的电化学稳定性。因此，包含咪唑类阳离子的离子液体对正极材料及负极材料不稳定，从而有可能蓄电装置的可靠性被降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种电化学稳定性良好且熔点低的离子液体。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种电解液包含该离子液体的蓄电装置。

本发明的一个方式是包括环季铵阳离子和一价阴离子且由以下通式(G0)表示的离子液体。

通式(G0)中，R⁰至R⁵分别表示碳数为1至20的烷基、甲氧基、甲氧基甲基、甲氧基乙基和氢原子中的任一个，A^-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、四氟硼酸盐（BF₄-）或六氟磷酸盐（PF₆^-）。

本发明的一个方式是包括环季铵阳离子和一价阴离子且由以下通式(G1)表示的离子液体。

通式(G1)中，R¹至R⁴中的一种或两种表示碳数为1至20的烷基、甲氧基、甲氧基甲基和甲氧基乙基中的任一个，其他两种或三种表示氢原子，A^-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、BF₄^-或PF₆^-。

通式(G1)中，R¹至R⁴中的一种或两种优选为碳数为1至4的烷基。

另外，本发明的一个方式是包括环季铵阳离子和一价阴离子且由以下通式(G2)表示的离子液体。