環(huán)狀季銨鹽、非水溶劑、非水電解質(zhì)及蓄電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有如下特性中的至少一個特性的離子液體：離子導(dǎo)電性高、低溫下的離子導(dǎo)電性降低小、熔點低及粘性低。本發(fā)明提供一種具有與含有常規(guī)的離子液體的蓄電裝置相比更高的初次充放電效率的蓄電裝置。一種環(huán)狀季銨鹽，在常溫下為液體，并包含具有非對稱結(jié)構(gòu)的季螺銨陽離子以及對應(yīng)于所述季螺銨陽離子的陰離子，所述季螺銨陽離子包含兩個脂肪族環(huán)和與所述兩個脂肪族環(huán)中的一個或兩個鍵合的一個或多個取代基。所述蓄電裝置包含正極、負極及非水電解質(zhì)，所述非水電解質(zhì)包含所述環(huán)狀季銨鹽作為非水溶劑。
【專利說明】環(huán)狀季銨鹽、非水溶劑、非水電解質(zhì)及蓄電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在常溫常壓下為液體的環(huán)狀季銨鹽、包含該環(huán)狀季銨鹽的非水溶 齊U、包含該環(huán)狀季銨鹽的非水電解質(zhì)以及包含該非水電解質(zhì)的蓄電裝置。
[0002] 在常溫常壓下為液體的鹽被稱為離子液體或常溫熔融鹽。于是，在本說明書中，有 時將本發(fā)明的一個實施方案的環(huán)狀季銨鹽稱為本發(fā)明的一個實施方案的離子液體。此外， 在本說明書中，常溫是指5 °C至35 °C的范圍內(nèi)的溫度。
[0003] 另外，蓄電裝置是指具有蓄電功能的所有元件及裝置。

【背景技術(shù)】
[0004] 蓄電裝置之一的鋰二次電池已應(yīng)用于例如筆記本型個人計算機、移動電話、智能 手機、以及諸如混合動力汽車（HEV)、插電式混合動力汽車（PHEV)及電動汽車（EV)等新一 代清潔能源汽車等各種用途。對于這樣的鋰二次電池所必需的特性為高能量密度、優(yōu)良的 循環(huán)特性、在各種工作環(huán)境下的安全性等。
[0005] 在許多廣泛使用的鋰二次電池中，使用非水電解質(zhì)(也稱為非水電解液或簡單地 稱為電解液)，該非水電解質(zhì)包含：在常溫下為液體的有機溶劑諸如介電常數(shù)高且離子導(dǎo)電 性高的碳酸二乙酯（DEC)、碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC)或碳酸丙烯酯（PC);以及包 含鋰離子的鋰鹽。
[0006] 但是，上述有機溶劑各自具有揮發(fā)性及低燃點，因此當在鋰二次電池中使用該有 機溶劑中的任一種時，鋰二次電池可能內(nèi)部短路，或因過充電等而使鋰二次電池內(nèi)部溫度 上升，從而導(dǎo)致發(fā)生鋰二次電池的爆炸或著火。
[0007] 在此，表1示出對用于電解液的有機溶劑和離子液體的熱穩(wěn)定性進行比較的結(jié) 果。
[0008] [表 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)狀季銨鹽，包含： 包含兩個脂肪族環(huán)的季螺銨陽離子；以及 相對于所述季螺銨陽離子的抗衡陰離子， 其中，所述季螺銨陽離子具有所述兩個脂肪族環(huán)中的碳與取代基結(jié)合的非對稱結(jié)構(gòu)， 和 其中所述兩個脂肪族環(huán)中的一個的碳數(shù)與所述兩個脂肪族環(huán)中的另一個的碳數(shù)不同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述環(huán)狀季銨鹽在常溫下為液體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述兩個脂肪族環(huán)中的一個為六元環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述取代基為供電子取代基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽，其中相對于鋰的氧化還原電位，所述環(huán)狀季銨 鹽的還原電位低于或等于〇. 5V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽，其中25°C下的所述環(huán)狀季銨鹽的導(dǎo)電率高于或 等于 3mS/cm〇
7. -種蓄電裝置，包括： 正極； 負極；以及 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀季銨鹽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置，還包括： 鋰鹽。
9. 一種以式（Gl)表示的環(huán)狀季銨鹽，
其中：η和m各自為大于或等于1且小于或等于3的正數(shù)；α為大于或等于0且小于 或等于η+3的正數(shù)；β為大于或等于0且小于或等于m+3的正數(shù)；α和β的至少一個不為 0 ;Χ和Y各自為選自具有1至4個碳原子的烷基、具有1至4個碳原子的烷氧基和具有1至 4個碳原子的烷氧烷基的取代基；并且f為選自一價酰胺陰離子、一價甲基化物陰離子、全 氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根、全氟烷基硼酸根、六氟磷酸根和全氟烷基磷酸根的陰離 子， 其中，式（Gl)中的季螺銨陽離子具有非對稱結(jié)構(gòu)，和 其中η與m不同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述環(huán)狀季銨鹽在常溫下為液體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述取代基具有直鏈結(jié)構(gòu)或支鏈結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中η和m中的一個為2。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中所述取代基為供電子取代基。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中該環(huán)狀季銨鹽以式（G9)或（GlO)表示，
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中相對于鋰的氧化還原電位，所述環(huán)狀季銨 鹽的還原電位低于或等于〇. 5V。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽，其中25°C下的所述環(huán)狀季銨鹽的導(dǎo)電率高于 或等于3mS/cm。
17. -種蓄電裝置，包括： 正極； 負極；以及 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀季銨鹽。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的蓄電裝置，還包括： 鋰鹽。
【文檔編號】H01M10/00GK104245703SQ201380022137
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月27日
【發(fā)明者】伊藤恭介, 板倉亮, 橫井里枝, 石川純 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所