體的形狀的實例包括箱狀、網(wǎng)狀和多 孔狀。另外，根據(jù)該實施方案的氟離子電池還可包括形成于負極活性物質(zhì)層與正極活性物 質(zhì)層之間的分隔體，因為能夠得到具有更高安全性的電池。
[0070] 5?氟離子電池
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的氟離子電池不特別限定，只要其包括上述的正極活性物 質(zhì)層、負極活性物質(zhì)層和電解質(zhì)層即可。另外，根據(jù)該實施方案的氟離子電池可以是一次電 池或二次電池。然而，氟離子電池優(yōu)選為二次電池，因為其能夠被重復(fù)地充電和放電，并且 作為例如車載用電池是有用的。另外，根據(jù)該實施方案的氟離子電池的實例包括硬幣型、層 壓型、圓筒型和方型。
[0072] 本發(fā)明不特別受限于上述的實施方案。這些實施方案是示例性的。
[0073] 以下，將利用實施例更詳細地描述本發(fā)明。
[0074](溶劑的準備）
[0075]準備用于電解液的溶劑。所有下面的溶劑都是從KantoChemicalCo.，Inc.得到。
[0076] 三乙基（甲氧基甲基）鐮-雙（三氟甲磺?；﹣啺罚≒2221olTFSA)是市售的。
[0077] 使用與眾所周知的材料N-N-二乙基-N-甲基-N- (2-甲氧基乙基）銨-雙（三 氟甲磺?；﹣啺罚―EMETFSA)的合成方法相同的合成方法，從N，N-二乙基甲胺和溴甲 基甲基醚合成N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基甲基）銨-雙（三氟磺?；﹣啺?(N1221olTFSA)。
[0078] 使用與眾所周知的材料N-N-二乙基-N-甲基-N- (2-甲氧基乙基）銨-雙（三氟 甲磺?；﹣啺罚―EMETFSA)的合成方法相同的合成方法，從N-甲基吡咯烷和溴甲基甲基 醚合成N-甲基-N-甲氧基甲基-吡咯燒鎮(zhèn)雙（三氟甲磺?；﹣啺罚≒llolTFSA)。
[0079] 三乙基（甲氧基乙基）轔-雙（三氟甲磺?；﹣啺罚≒2221o2TFSA)是市售的。
[0080]N，N，N-三甲基-N-丙基銨-雙（三氟甲磺酰基）亞胺（N1113TFSA)是市售的。
[0081]N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基）銨-雙（三氟甲磺酰基）亞胺 (DEMETFSA)是市售的。
[0082][實施例1]
[0083] 將四甲基氟化銨（TMAF，氟化物鹽，由AlfaAesarCo.，LLC?制造）和三乙基（甲 氧基甲基）鱗：-雙（三氟甲磺酰基）亞胺（P2221olTFSA;溶劑）以1:50的摩爾比（氟化 物鹽：溶劑）稱量并混合。接下來，將該混合物在氟樹脂密封容器中于60°C的條件下攪拌 12小時。其結(jié)果，得到評價用電解液。
[0084][實施例2]
[0085] 除了使用N1221olTFSA作為溶劑以外，以與實施例1相同的方法得到評價用電解 液。
[0086][實施例3]
[0087]除了使用PllolTFSA作為溶劑以外，以與實施例1相同的方法得到評價用電解液。
[0088][比較例1]
[0089] 除了使用P2221〇2TFSA作為溶劑以外，以與實施例1相同的方法得到評價用電解 液。
[0090][比較例2]
[0091] 除了使用N1113TFSA作為溶劑以外，以與實施例1相同的方法得到評價用電解液。
[0092][比較例3]
[0093] 除了使用DEMETFSA作為溶劑以外，以與實施例1相同的方法得到評價用電解液。 圖3示出了在實施例1至3以及比較例1至3中使用的溶劑的化學(xué)式。
[0094][評價]
[0095](循環(huán)伏安法測定）
[0096]對在實施例1至3和比較例1至3中得到的評價用電解液實施CV測定。具體而 言，在手套箱中于Ar氣氛下評價浸漬型三電極電池。使用Cu板作為工作電極，并且使用 PTFE、乙炔黑（AB)和氟化碳的混合電極作為對電極。該混合電極以1:2:7的重量比含有PTFE、乙炔黑（AB)和氟化碳。另外，使用Vycor玻璃作為參比電極并且與評價用電解液隔 離。在參比電極中，將Ag線浸漬在乙腈溶液（其中分別以0.IM的濃度溶解了硝酸銀和四 丁基高氯酸銨）中。另外，在室溫和10mV/S的掃描速度的條件下實施測定。另外，在參考 例中，除了使用Pt板作為工作電極以外，使用如上所述相同的方法對在實施例1中得到的 評價用電解液實施測定。
[0097] 圖4是示出了對在實施例1以及比較例1中得到的評價用電解液的CV測定的結(jié) 果的圖表。如圖4所示，確認了在其中使用Pt電極的參考例中，評價用電解液在測定范圍 內(nèi)不分解。另外，在其中使用Cu電極的實施例1中，在約-0. 3V處觀察到隨著銅的氟化而 形成的氧化電流峰，并且在約-〇. 7V處觀察到隨著氟化銅的脫氟而形成的還原電流峰。另 一方面，在比較例1中，與實施例1不同，沒有觀察到隨著銅的氟化而形成的氧化電流峰以 及隨著氟化銅的脫氟而形成的還原電流峰。這樣，當使用具有陽離子（其中預(yù)定的醚基與 陽離子中心元素結(jié)合）的溶劑時，觀察到金屬的氟化和脫氟。
[0098] 圖5是示出了對在實施例2以及比較例2和3中得到的評價用電解液的CV測定 的結(jié)果的圖表。如圖5所示，在實施例2中，在約-0. 4V處觀察到隨著銅的氟化而形成的氧 化電流峰，并且在約-〇. 8V處觀察到隨著氟化銅的脫氟而形成的還原電流峰。另一方面，在 比較例2和3中，與實施例2不同，沒有觀察到隨著銅的氟化而形成的氧化電流峰以及隨著 氟化銅的脫氟而形成的還原電流峰。這樣，當使用具有陽離子（其中預(yù)定的醚基與陽離子 中心元素結(jié)合）的溶劑時，觀察到金屬的氟化和脫氟。
[0099](庫倫效率的評價）
[0100] 從CV測定的結(jié)果計算出庫倫效率。具體而言，通過將在向低電位側(cè)掃描期間 在-0.IV至-0. 55V處的還原電流的量除以在向高電位側(cè)掃描期間在-0. 55V至-0. 25V處 的還原電流的量來計算庫倫效率。結(jié)果示于圖6。如圖6所示，在其中陽離子中心元素是N 的實施例2和3中，庫倫效率（氟化和脫氟的可逆性）高于其中陽離子中心元素是P的實 施例1。特別地，在實施例3中，庫倫效率顯著地高。
[0101] (反應(yīng)電阻的評價）
[0102] 從CV測定的結(jié)果計算出反應(yīng)電阻。具體而言，在各氟化和脫氟期間，使用從電流 峰上升的電位至50mV的范圍的斜率的切線近似來計算出反應(yīng)電阻（在50個點上相關(guān)系數(shù) 為0.99或更大）。結(jié)果示于圖7。如圖7所示，在含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的陽離子的實施例3 中，反應(yīng)電阻低于含有具有直鏈結(jié)構(gòu)的陽離子的實施例1和2。因此確認了實施例3對倍率 特性的提高貢獻最大。
【主權(quán)項】
1. 氟離子電池用電解液，其包含氟化物鹽和用于溶解該氟化物鹽的溶劑，該電解液的 特征在于， 該溶劑是具有陽離子和陰離子的含醚材料， 在該陽離子中，由-CH2-O-R表示的醚基與陽離子中心元素結(jié)合，該陽離子中心元素是N 或P，且 R表不烷基或氣烷基。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電解液，其中，該含醚材料是離子液體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的電解液，其中，該陽離子中心元素是N。4. 根據(jù)權(quán)利要求3的電解液，其中，該陽離子具有含有該陽離子中心元素的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。5. 氟離子電池，其包含正極活性物質(zhì)層、負極活性物質(zhì)層以及在該正極活性物質(zhì)層與 該負極活性物質(zhì)層之間形成的電解質(zhì)層，該氟離子電池的特征在于， 該電解質(zhì)層含有根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的電解液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及氟離子電池用電解液和氟離子電池。氟離子電池用電解液包含：氟化物鹽和用于溶解該氟化物鹽的溶劑，其中該溶劑是具有陽離子和陰離子的含醚材料，并且在該陽離子中，由-CH2-O-R(其中R表示烷基或氟烷基)表示的醚基與陽離子中心元素結(jié)合，該陽離子中心元素是N或P。
【IPC分類】H01M10/0569, H01M10/05
【公開號】CN105024092
【申請?zhí)枴緾N201510182157
【發(fā)明人】中本博文, 小久見善八, 山木準一
【申請人】豐田自動車株式會社, 國立大學(xué)法人京都大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年4月17日
【公告號】DE102015105754A1, US20150303522