氟化物离子电池用电解质和氟化物离子电池制造技术

本发明专利技术涉及氟化物离子电池用电解质和氟化物离子电池。本发明专利技术以提供一种将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质为课题。在本发明专利技术中，通过提供一种氟化物离子电池用电解质来解决上述课题，该氟化物离子电池用电解质含有氟化物络盐和有机溶剂，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者，其特征在于，在将上述有机溶剂的物质量设为A(mol)、上述氟化物络盐的物质量设为B(mol)的情况下，B/A为0.125以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质。
技术介绍
作为高电压和高能量密度的电池，例如Li离子电池是已知的。Li离子电池是利用了Li离子与正极活性物质的反应以及Li离子与负极活性物质的反应的基于阳离子的电池。另一方面，作为基于阴离子的电池，利用了氟化物离子的反应的氟化物离子电池是已知的。例如，在专利文献1中，公开了一种电化学电池(氟化物离子电池)，其具备正极、负极和能够传导阴离子电荷载流子(F-)的电解质。另外，在专利文献1的段落[0021]中，公开了电解质包含溶剂和氟化物盐，作为氟化物盐，公开了MFn(M为Na、K、Rb等碱金属或Mg、Ca、Sr等碱土金属)。另外，在专利文献1的段落[0030]中，作为溶剂，公开了碳酸酯等各种化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2013－145758号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题氟化物离子等氟化物阴离子由于稳定性低，因此具有将活性物质氟化的活性低的问题。换句话说，氟化物阴离子由于反应性高，因此具有在与活性物质反应前会与其它材料(特别是有机溶剂)反应、不能与活性物质充分反应的问题。予以说明，氟化物离子(F－)难以单独进行传导，有时作为氟化
物阴离子(例如氟化物络阴离子)进行传导。考虑该点，在本专利技术中，使用氟化物阴离子这样的术语。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于提供将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质。用于解决课题的手段为了实现上述课题，在本专利技术中，提供氟化物离子电池用电解质，其含有氟化物络盐和有机溶剂，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者，其特征在于，在将上述有机溶剂的物质量设为A(mol)、上述氟化物络盐的物质量设为B(mol)的情况下，B/A为0.125以上。根据本专利技术，通过大幅地提高氟化物络盐相对于溶剂的比例，可制成将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质。在上述专利技术中，优选上述B/A为1以下。在上述专利技术中，优选氟化物离子电池用电解质进一步含有氟化物盐。在上述专利技术中，优选上述氟化物盐为LiF、NaF和CsF中的至少一者。在上述专利技术中，优选在将上述氟化物盐的物质量设为C(mol)的情况下，C/A在0.05～0.125的范围内。另外，在本专利技术中，提供一种氟化物离子电池，其具有正极活性物质层、负极活性物质层、以及形成于上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间的电解质层，其特征在于，上述电解质层含有上述的氟化物离子电池用电解质。根据本专利技术，通过使用上述的氟化物离子电池用电解质，能够制成容量大的氟化物离子电池。专利技术效果本专利技术的氟化物离子电池用电解质取得了将活性物质氟化的活性高的效果。附图说明图1是示出本专利技术的氟化物离子电池的一个例子的概要截面图。图2是对于实施例1、2和比较例1中得到的评价用电解质的CV测定的结果。图3是对于CV测定后的Al电极的XPS测定的结果。图4是对于实施例3、4和比较例2中得到的评价用电解质的CV测定的结果。图5是对于实施例1、3、5～7中得到的评价用电解质的CV测定的结果。图6是对于实施例1、3、5～7中得到的评价用电解质的CV测定的结果。图7是对于实施例8～11中得到的评价用电解质的CV测定的结果。图8是对于实施例1和比较例3中得到的评价用电解质的CV测定的结果。附图标记说明1 正极活性物质层2 负极活性物质层3 电解质层4 正极集电体5 负极集电体6 电池壳体10 氟化物离子电池具体实施方式以下，对本专利技术的氟化物离子电池用电解质和氟化物离子电池进行详细地说明。A.氟化物离子电池用电解质本专利技术的氟化物离子电池用电解质是含有氟化物络盐和有机溶剂，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者，其特征在于，在
将上述有机溶剂的物质量设为A(mol)、上述氟化物络盐的物质量设为B(mol)的情况下，B/A为0.125以上。根据本专利技术，通过大幅地提高氟化物络盐相对于溶剂的比例，可制成将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质。其原因可推测是由于通过提高氟化物络盐的比例，未与氟化物络盐进行溶剂化的游离有机溶剂(严格来说是溶剂分子)减少，能够抑制游离有机溶剂与来自氟化物络盐的氟化物阴离子的反应。在游离有机溶剂与来自氟化物络盐的氟化物阴离子进行反应时，在电极附近F-不从有机溶剂离开，因此难以引起活性物质的氟化。与此相对，在本专利技术中，通过减少游离有机溶剂，能够抑制游离有机溶剂与来自氟化物络盐的氟化物阴离子的反应，能够制成将活性物质氟化的活性高的氟化物离子电池用电解质。另外，在本专利技术中，大幅度地提高氟化物络盐相对于溶剂的比例。例如，在Li离子电池的领域中，使氟化物络盐(LiPF6、LiBF4)溶解在溶剂中而成的电解液是已知的。该电解液是以Li离子传导为目的的电解液，氟化物络盐相对于溶剂的摩尔比最大为0.10左右(溶剂：氟化物络盐＝10:1)。假设即使将这样的Li离子电池电解液直接转用于氟化物离子电池用途，也不能提高将活性物质氟化的活性。予以说明，已知的是，如果在Li离子电池用电解液中，支持盐浓度过高，则电解液的粘度增加，相反地Li离子传导性下降。另外，在本专利技术中，通过提高氟化物络盐相对于溶剂的比例，可提高将活性物质氟化的活性。即，通过提高氟化物络盐的比例，可产生来自氟化物络盐的氟化物阴离子，利用该氟化物阴离子从而推进活性物质的氟化反应(和脱氟化反应)。这样的发现是以往未知的新发现，并有预料不到的效果。例如，在专利文献1的段落[0020]中，作为阴离子电荷载流子的例示，公开了BF4－和PF6－，但在相同段落中，记载了“为了使用氟化物离子以外的阴离子电荷载流子，需要加入对正极和负极合适的主体(host)材料，其能够在放电和充电中接受阴离子电荷载流子，并
能够提供所需的电池电压和比容量”。进而，在专利文献1的段落[0009]中，记载了在双碳电池中，使PF6－等多原子的阴离子电荷载流子插入脱离活性物质。根据这些记载可知，在专利文献1的[0020]中，以使阴离子电荷载流子(BF4－、PF6－)自身插入、脱离活性物质为目的，与本专利技术的技术思想完全不同。另外，在专利文献1的段落[0054]中，记载了下述反应式。LiF+zLB→Li(LB)z－+F－(LB＝PF6－、BF4－)但是，该反应式仅仅表示提高F-的溶解性，没有教导利用来自氟化物络盐的氟化物阴离子(在后述的实施例中，即使在不使用LiF等的情况下，也引起活性物质的氟化反应和脱氟化反应)。另外，在专利文献的段落[0070]中，作为电解液，使用PC－DME－LiBF4。但是，关于LiBF4的浓度，既没有记载也没有教导。进而，在专利文献的段落0073中，记载了下述反应式。CFx+Li++xe－→C+xLiF从该反应式可知，电解液所包含的LiBF4毕竟只是提供Li作为F-的抗衡阳离子，与本专利技术的技术思想完全不同。以下，对本专利技术的氟化物离子电池用电解质按各构成进行说明。1.氟化物络盐和氟化物盐本专利技术的氟化物离子电池用电解质通常含有氟化物络盐，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者。氟化物络盐是指氟化物离子配位于中心元素(P、B)而成的氟化物络阴离子作为阴离子成分的盐。另一方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
氟化物离子电池用电解质，其含有氟化物络盐和有机溶剂，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者，其特征在于，在将所述有机溶剂的物质量设为A(mol)、所述氟化物络盐的物质量设为B(mol)的情况下，B/A为0.125以上。

【技术特征摘要】
2015.04.03 JP 2015-0769051.氟化物离子电池用电解质，其含有氟化物络盐和有机溶剂，该氟化物络盐为LiPF6和LiBF4中的至少一者，其特征在于，在将所述有机溶剂的物质量设为A(mol)、所述氟化物络盐的物质量设为B(mol)的情况下，B/A为0.125以上。2.权利要求1所述的氟化物离子电池用电解质，其特征在于，所述B/A为1以下。3.权利要求1或2所述的氟化物离子电池用电解质，其特征在于，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：中本博文，小久见善八，安部武志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP