电解液以及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术的电解液是一种用于电化学装置的电解液，所述电化学装置具备正极和作为负极的镁电极，所述电解液包含溶剂和第1镁盐，实质上不含有卤素，所述第1镁盐具有由通式(1)表示的二硅氮烷结构：(R3Si)2N(1)[在通式(1)中，R是碳原子数为1以上且10以下的脂肪族烃基，6个R可相互相同，也可相互不同]。也可相互不同]。也可相互不同]。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解液以及电化学装置


[0001]本专利技术涉及电解液以及电化学装置。

技术介绍

[0002]作为电化学装置，有电容器、空气电池、燃料电池以及二次电池等，用于各种用途。电化学装置具备正极以及负极，并且具有承担在该正极与负极之间的离子输送的电解液。
[0003]例如，作为以镁电池为代表的电化学装置的电极，设置有由镁构成的电极或至少含有镁的电极(以下，将这种电极也简称为“镁电极”，将使用镁电极的电化学装置也称为“镁电极系的电化学装置”)。镁与锂相比，资源更丰富并且价格远远更便宜。另外，镁能够通过氧化还原反应取出的每单位体积的电量一般较大，用于电化学装置时的安全性也较高。因此，镁电池作为代替锂离子电池的下一代二次电池而受到关注。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：美国专利公开公报US2013/252112A1
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：ACS.Appl.Mater.Interfaces,2014,6,4063。

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的技术问题
[0010]本申请的专利技术人意识到在镁电池中仍然存在应该克服的技术问题，并发现有必要为此采取措施。具体而言，本申请的专利技术人发现存在以下的技术问题。
[0011]在使用了镁作为负极的镁电池中，提高能量密度是重要的技术问题之一。可以认为这是因为Mg溶解析出时的过电压较大，妨碍了能量密度的提高。关于这一点，可以考虑通过改变Mg电解液和正极材料等的种类来对应，但现状是仍然期望为了提高能量密度而进行改善。
[0012]另外，电解液的无卤素也是重要的技术问题之一。在镁电池中，溶解析出时的过电压有变大的倾向，或者有难以析出溶解的倾向。可以认为这是由于在镁电池的电极表面形成了比较牢固的氧化覆膜。例如，在专利文献1中，电解液含有氯化镁MgCl2作为电解质。通过使用含有卤素(更具体而言，氯化物离子Cl
‑
以及MgCl2)的电解液，从而利用卤素的腐蚀性来有效地除去氧化覆膜，使过电压降低。
[0013]另一方面，由于卤素的腐蚀性，含有卤素的电解液还会腐蚀镁电池中的由金属构成的部位(例如，电极等)。由于这样的理由，无法充分兼顾析出溶解的顺利进行、过电压的降低以及腐蚀的抑制。关于这一点，虽然可以考虑通过改变Mg电解液的种类来对应，但现状是仍然期望为了无卤素而进行改善。例如，在非专利文献1中，开发了一种以硼为骨架的簇型的电解质，但存在合成繁杂且成本比较高的问题。因此，期望开发一种组成更简单的无卤素电解液。
[0014]本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的。即，本专利技术的主要目的在于提供一种无卤素电解液，其有助于降低Mg析出溶解时的过电压，实现与以往相比能量密度更高的电气装置。
[0015]用于解决问题的技术方案
[0016]本申请的专利技术人试图通过在新的方向上采取措施来解决上述技术问题，而不是在现有技术的延伸线上来应对。其结果是，完成了实现上述主要目的的电解液的专利技术。
[0017]在本专利技术中，提供一种电解液，是一种用于电化学装置的电解液，所述电化学装置具备负极和正极，所述负极是镁电极，
[0018]所述电解液包含溶剂和第1镁盐，实质上不含有卤素，所述第1镁盐具有由通式(1)表示的二硅氮烷结构，
[0019][化学式1][0020](R3Si)2N(1)
[0021][在通式(1)中，R是碳原子数为1以上且10以下的脂肪族烃基，6个R可相互相同，也可相互不同]。
[0022]专利技术的效果
[0023]利用本专利技术的电解液，可以得到Mg析出溶解时的过电压降低、与以往相比能量密度更高的电气装置。即，在使用本专利技术的电解液的镁电极系的电化学装置中，电解液包含具有二硅氮烷结构的第1镁盐，并且实质上不含有卤素，起因于这种组合，可以降低过电压并且使能量密度更高。
[0024]需要说明的是，本说明书中记载的效果仅是示例，并不限定于此，另外，也可以具有附加的效果。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的一个实施方式的镁电极系的电化学装置(特别是电池)的概念图。
[0026]图2是作为本专利技术的一个实施方式提供的镁二次电池(圆筒型的镁二次电池)的示意剖视图。
[0027]图3是作为本专利技术的一个实施方式提供的镁二次电池(平板型的层压膜型镁二次电池)的示意立体图。
[0028]图4是本专利技术的一个实施方式中作为电容器提供的电化学装置的示意剖视图。
[0029]图5是本专利技术的一个实施方式中作为空气电池提供的电化学装置的示意剖视图。
[0030]图6是本专利技术的一个实施方式中作为燃料电池提供的电化学装置的示意剖视图。
[0031]图7是表示将作为本专利技术的一个实施方式提供的镁二次电池应用于电池包的情况下的电路构成例的框图。
[0032]图8A、图8B以及图8C是分别示出了作为本专利技术的一个实施方式应用了镁二次电池的电动车辆、电力存储系统以及电动工具的构成的框图。
[0033]图9是示意性地示出了本说明书的[实施例]中制作的电池的展开图。
[0034]图10示出了本说明书的[实施例]中的“循环伏安法评价”的结果(实施例1、比较例1)。
[0035]图11示出了本说明书的[实施例]中得到的放电曲线的结果(实施例2、比较例3)。
具体实施方式
[0036]以下，对本专利技术的实施方式(以下，也称为“本实施方式”)所涉及的“用于电化学装置的电解液”以及“电化学装置”进行详细说明。虽然根据需要参照附图进行说明，但图示的内容仅是为了理解本专利技术而示意性且例示地示出的，外观以及尺寸比等可能与实物不同。需要说明的是，在本说明书中提及的各种数值范围，只要不附加“小于”、“比
……
大”以及“比
……
小”这样的特别的用语，意图是指还包含下限以及上限的数值(即，上限值以及下限值)本身。即，例如以1～10这样的数值范围为例，只要不附加特别的用语，则可以解释为包含下限值的“1”，并且还包含上限值的“10”。
[0037]在本说明书中，“电化学装置”广义上是指能够利用电化学反应取出能量的装置。狭义上，“电化学装置”是指具备一对电极以及电解质、特别是随着离子的移动而进行充电以及放电的装置。虽然仅是示例，但作为电化学装置，除了二次电池以外，例如还能够列举出电容器、空气电池以及燃料电池等。
[0038][用于电化学装置的电解液][0039]本实施方式所涉及的电解液用于电化学装置。即，本说明书中说明的电解液相当于用于能够利用电化学反应取出能量的装置的电解质。
[0040]本实施方式所涉及的电解液，作为其大前提，是一种在电化学装置中使用的电解液，所述电化学装置具备负极和正极，所述负极是镁电极。特别是一种用于具备镁电极作为负极的电化学装置的电解液。因此，本实施方式所涉及的电解液也可以说是镁电极系的电化学装置用的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电解液，是用于电化学装置的电解液，所述电化学装置具备正极和作为负极的镁电极，所述电解液包含溶剂和第1镁盐，实质上不含有卤素，所述第1镁盐具有由通式(1)表示的二硅氮烷结构，(R3Si)2N(1)在所述通式(1)中，R是碳原子数为1以上且10以下的脂肪族烃基，6个R可相互相同，也可相互不同。2.根据权利要求1所述的电解液，其中，在所述通式(1)中，R是碳原子数为1以上且4以下的低级烷基。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其中，在所述通式(1)中，R是甲基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解液，进一步包含由通式(2)表示的第2镁盐，MgN(C
m
F
2m+1
SO2)2(2)在所述通式(2)中，m为1以上且10以下的整数。5.根据权利要求4所述的电解液，其中，在所述通式(2)中，m为1以上且4以下的整数。6.根据权利要求4或5所述的电解液，其中，在所述通式(2)中，m为1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田泰之，田中雅洋，森大辅，中山有理，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：