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公開番号2025013304
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024112666
出願日2024-07-12
発明の名称電気二重層キャパシタ用電解液、及び電気二重層キャパシタ
出願人日本ケミコン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01G 11/60 20130101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】3.0V以上の高電圧下で使用しても溶媒が分解せず、-30℃といった低温環境下であっても静電容量を発現できる電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタを提供する。
【解決手段】電気二重層キャパシタ用電解液は、溶媒として、スルホラン及び特定カルボン酸エステルを含む。特定カルボン酸エステルは、エステル結合を2以上有する。分子構造中には、この特定カルボン酸エステルは、直鎖に沿った炭素数が2以上の直鎖状の炭素骨格を有する。直鎖状の炭素骨格の両端には、カルボン酸エステル基が結合しており、即ち直鎖状の炭素骨格は2つのエステル結合に挟まれている。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電気二重層キャパシタに用いられる電解液であって、
溶媒として、スルホラン及び下記化学式（１）で表されるカルボン酸エステルを含み、
前記カルボン酸エステルは、エステル結合を２以上有し、
下記化学式（１）の式中のＸ構造は、直鎖に沿った炭素数が２以上の直鎖状の炭素骨格を有すること、
を特徴とする電気二重層キャパシタ用電解液。
TIFF
2025013304000016.tif
30
161
［式中、ｎ及びｍは各々１以上である。］
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記溶媒は、スルホランのみの溶媒と比べて、ラマン分光法により観察されるＳＯ
２
バンドが２．０５ｃｍ
－１
以上ピークシフトしていること、
を特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項３】
前記カルボン酸エステルは、前記化学式（１）の式中のＸ構造内に、直鎖に沿った炭素数が３以上６以下の前記炭素骨格を有すること、
を特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項４】
前記溶媒として、２種類以上の前記カルボン酸エステルを含むこと、
を特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項５】
前記２種類以上のカルボン酸エステルは、何れも、前記化学式（１）の式中のＸ構造内に、直鎖に沿った炭素数が３以上６以下の前記炭素骨格を有すること、
を特徴とする請求項４記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項６】
前記溶媒として、エステル結合を１つ有するカルボン酸エステルを更に含むこと、
を特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項７】
前記カルボン酸エステルは、溶解度パラメータであるＳＰ値が９以上であること、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項８】
前記カルボン酸エステルは、前記化学式（１）の式中のＸ構造内に、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基を分岐鎖として有すること、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項９】
前記カルボン酸エステルは、前記化学式（１）の式中のＸ構造内に、カルボン酸エステル基を有すること、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
【請求項１０】
前記溶媒として、ジメチルスルホンを更に含むこと、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタの電解液及びこの電解液を備える電気二重層キャパシタに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、一対の分極性電極を電解液に含浸させた素子を容器に収容して成り、分極性電極と電解液との境界面に形成される電気二重層の蓄電作用を利用している。即ち、正極において、電解質のアニオンは、分極性電極との界面に整列し、分極性電極内の空孔と極めて短い距離を隔てて対を成す。これにより、正極には電位障壁が形成される。負極においても、電解質のカチオンが分極性電極との界面に整列し、分極性電極内の電子と極めて短い距離を隔てて対を成し、負極に電位障壁が形成される。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、代表的には、分極性電極材料に活性炭粉末が用いられ、集電体にアルミニウム等の弁作用を有する金属が用いられ、非プロトン系電解液が電解液として用いられる。電解液の電解質は、第４級アンモニウム塩が主に用いられる。電解液の溶媒は、代表的には、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒や、γーブチロラクトン等のカルボン酸エステルが用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
但し、電解液の溶媒としてプロピレンカーボネート又はγーブチロラクトンを用い、電気二重層キャパシタを３．０Ｖ以上の電圧で充電した場合には、プロピレンカーボネート及びγーブチロラクトンの耐電圧特性が低いため、電気化学反応して分解し、電気二重層キャパシタ内にガス又は堆積物が発生してしまう。ガスや堆積物の発生により、電気二重層キャパシタの容量劣化、抵抗増加、又はケースの開弁を引き起こしてしまう。
【０００５】
ガス及び堆積物を発生させずに高電圧特性を得るためには、複数の電気二重層キャパシタを直列接続する必要がある。そうすると、電気二重層キャパシタの員数増加、電圧のバラツキを抑えるセル電圧均等化回路が必要になり、システムが大型化してしまう。
【０００６】
そこで、電解液の溶媒としてスルホランを用いた電気二重層キャパシタが提案されている（例えば特許文献２参照）。スルホランは電気化学的に最も安定な溶媒の一つで、不純物含有量の少ない活性炭繊維と組み合わせることにより、電気二重層キャパシタの保存性、充放電特性、耐電圧を向上させることができると報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００１－２１７１５０号公報
特開平０６－２７５４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気二重層キャパシタは、充放電に化学反応を利用せず物理的に電荷を蓄える。そのため、電気二重層キャパシタは構成材料の劣化が少なく、充放電サイクル寿命に優れる。従って、電気二重層キャパシタは、例えばバックアップ電源用途としての採用例が多い。近年、自動車の電動化が進展しており、安全面から車載のバックアップ電源用途としても電気二重層キャパシタが採用されている。
【０００９】
車載用途の電気二重層キャパシタは、例えば－３０℃といった低温環境下で使用されることも想定される。スルホランは凝固点が２８℃であるため、電解液の溶媒としてスルホランを用いた電気二重層キャパシタは、－２０℃で充放電可能な静電容量がゼロになり使用不能になってしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、３．０Ｖ以上の高電圧下で使用しても溶媒が分解せず、－３０℃といった低温環境下であっても静電容量を発現できる電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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