(57)【要約】本発明は、電気化学分野に関し、具体的には、高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液の溶質、電解液、及び、前記電解液を使用した高電圧ウルトラキャパシタに関する。前記溶質の陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、トリ（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類から選択可能であり、陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類であってよい。本発明に係る溶質を含む電解液を用いて製造された高電圧ウルトラキャパシタは、２．７Ｖ〜３．２Ｖの電圧において、長時間の安定した動作が可能であり、エネルギ密度が大幅に上昇し、高電力密度の特性が保たれ、更に、動作寿命が延長される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液の溶質であって、
その化学式は、下記の化学式１、化学式２及び化学式３のうちの少なくとも１種類であり、
下記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数であることを特徴とする溶質。
【化１】
2016526305.tif 000013
【化２】
2016526305.tif 000014
【化３】
2016526305.tif 000015
【請求項２】
前記溶質の陽イオンは、
Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−エチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−メチル−Ｎ−エチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−エチル−１−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１に記載の溶質。
【請求項３】
前記溶質の陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうち
の少なくとも１種類であることを特徴とする請求項２に記載の溶質。
【請求項４】
前記陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１に記載の溶質。
【請求項５】
前記陰イオンは、テトラフルオロボレートであることを特徴とする請求項４に記載の溶質。
【請求項６】
前記高電圧ウルトラキャパシタは、充電終止電圧が２．７Ｖ〜３．２Ｖであることを特徴とする請求項１に記載の溶質。
【請求項７】
高電圧ウルトラキャパシタに用いられ、溶媒及び溶質を含み、
前記溶質は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶質を含むことを特徴とする電解液。
【請求項８】
前記溶媒は、ニトリル、エーテル、アミド、エステル及びスルホン溶媒のうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項７に記載の電解液。
【請求項９】
前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項８に記載の電解液。
【請求項１０】
電解液及び前記電解液に浸漬された電気コアを含み、
前記電気コアは、２つのコレクタ及び前記２つのコレクタの中間に配置された隔膜から構成され、
前記２つのコレクタには、活性炭が付着され、
前記電解液の溶質は、下記の化学式１、化学式２及び化学式３の物質のうちの少なくとも一つであるＡを含み、
下記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数であることを特徴とする高電圧ウルトラキャパシタ。
【化１】
2016526305.tif 000016
【化２】
2016526305.tif 000017
【化３】
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【請求項１１】
前記Ａの陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１２】
前記陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１３】
前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１４】
充電終止電圧が２．７Ｖ〜３．２Ｖであることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１５】
充電終止電圧は、２．７Ｖ〜３．０Ｖであり、
前記溶質は、プロピルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、
前記溶媒は、プロピレンカーボネートであることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１６】
充電終止電圧は、２．８Ｖ〜３．２Ｖであり、
前記溶質は、プロピルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、
前記溶媒は、アセトニトリルであることを特徴とする請求項１０に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１７】
前記電解液における前記Ａの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学分野に関し、具体的には、高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液の溶質、電解液、及び、前記電解液を使用した高電圧ウルトラキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウルトラキャパシタは、ゴールドキャパシタとも、電気化学キャパシタとも言い、イオン吸着（電気二重層キャパシタ）又は速い表面酸化還元反応（擬似キャパシタ）を使用してエネルギを貯える。ウルトラキャパシタは、セルと従来の静電容量との間に位置する新型のエネルギ貯蔵デバイスである。ウルトラキャパシタが貯えた電荷は、従来の電解キャパシタの数百倍又は千倍ほどもある。ウルトラキャパシタは、数秒で完全に充放電することができ、セルよりも高いパワーの入出力を有し、且つ、セルよりも短時間で当該高いパワーに到達可能である。また、ウルトラキャパシタは、充放電時間が短く、貯蔵寿命が長く、安定性が優れ、使用温度の範囲（−４０℃〜７０℃）が広いなどの利点がある。したがって、ウルトラキャパシタは、消費電化製品の分野、新エネルギ発電システムの分野、分散型エネルギ貯蔵システムの分野、分散型スマートグリッドシステムの分野、新エネルギ自動車などの交通の分野、省エネエレベータ、クレーンなどの負荷の分野、電磁爆弾などの軍用設備の分野、動作制御の分野などにおいて、幅広く使用されており、新エネルギ発電、スマートグリッド、新エネルギ自動車、省エネ建築、工業省エネ・排出削減など各業界に関わり、スタンダードの低炭素経済の全シリーズのコア製品となっている。
【０００３】
電気化学セルと比べると、ウルトラキャパシタは、エネルギ密度が低く、動作電圧が低い。こういった欠点は、ウルトラキャパシタのハイブリッド車や電気自動車への応用を大いに制限している。ウルトラキャパシタに貯えられるエネルギの公式は、Ｅ＝ＣＶ2／２
である。したがって、ウルトラキャパシタの動作電圧を高めることによって、そのエネルギ密度を有効に高めることができる。しかし、現在商業化されているウルトラキャパシタの電解液は、電圧が２．７Ｖを超える場合に動作されると、電気化学分解を起こし、キャパシタ内の圧力が著しく増大する。これにより、キャパシタの電気化学性能が著しく低下し、最終的にキャパシタが故障してしまうことになる。
【０００４】
電解液の分解電圧によってキャパシタの動作電圧が決まるため、高電圧ウルトラキャパシタに使用される電解液の研究開発によって、ウルトラキャパシタのボトルネックを有効に突破することができる。とりわけ耐電圧が高い溶質を見つけ出し、更に、ウルトラキャパシタにおける高耐電圧と長寿命との良好なバランスを実現しなければならない。公開番号がＣＮ１００５３６０４８Ｃである中国発明特許において、Ｎ，Ｎ−ジハロアルキル−１，4−シス−１，４−ビシクロオクタンアンモニウムテトラフルオロボレートと従来の
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｅｔ4ＮＢＦ4）との混合物を含むウルトラキャパシタの電解液が公開されている。当該電解液はある程度の高耐圧性を有するものの、上記文献にはウルトラキャパシタの寿命特性に関する説明がない。公開番号がＣＮ１０１８０９６９３Ａである中国発明特許において、キャパシタにおける圧力の上昇速度を遅らせ、ウルトラキャパシタの動作電圧を高めるために、従来のＥｔ4ＮＢＦ4のアセトニトリル（ＡＮ）溶液の中に様々な酸捕捉剤を添加することが記載されている。この方法では、ウルトラキャパシタが使用される初期段階においてある一定の効果が得られるが、使用寿命が長くなるにつれてキャパシタの電気化学性能が明らかに劣化することから、キャパシタの寿命特性を向上させる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに鑑みて、本発明の目的は、ウルトラキャパシタにおけるエネルギ密度の向上と、ウルトラキャパシタにおける長寿命の特性とを共に実現することができる、高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液の溶質、電解液、及び、ウルトラ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】
【０００６】
本発明における技術的解決手段は、電解液の溶質を提供し、その化学式は下記の化学式１、化学式２及び化学式３のうちの少なくとも１種類である。
【０００７】
【化１】
2016526305.tif 000002
【０００８】
【化２】
2016526305.tif 000003
【０００９】
【化３】
2016526305.tif 000004
【００１０】
上記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基（ペアワイズ環化可能）であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数である。
【００１１】
さらに、上述した溶質の陽イオンは、
Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−エチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−メチル−Ｎ−エチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、
Ｎ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−エチル−１−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類である。
【００１２】
さらに、上述した溶質の陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類である。
【００１３】
さらに、前記溶質の陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類である。
【００１４】
さらに、前記溶質の陰イオンは、テトラフルオロボレートである。
【００１５】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタは、充電終止電圧が２．７Ｖ〜３．２Ｖである。
【００１６】
本発明における別の技術的解決手段は、高電圧ウルトラキャパシタに用いられ、溶媒及び溶質を備えた電解液を提供する。前記溶質は、上述した溶質のいずれか一つを含む。
【００１７】
さらに、上述した電解液において、前記溶媒は、ニトリル、エーテル、アミド、エステル及びスルホン溶媒のうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒である。
【００１８】
さらに、上述した電解液における溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒である。
【００１９】
本発明における別の技術的解決手段は、電解液及び前記電解液に浸漬された電気コアを含む高電圧ウルトラキャパシタを提供する。前記電気コアは、２つのコレクタ及び前記２つのコレクタの中間に配置された隔膜から構成され、前記２つのコレクタには、活性炭が付着されている。前記電解液の溶質は、上記の化学式１、化学式２及び化学式３の物質のうちの少なくとも一つであるＡを含む。上記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数である。
【００２０】
上述した手段において、前記電解液におけるＡの濃度は、０．０５〜２．０ｍｏｌ／Ｌであり、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌが好ましい。
【００２１】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタにおけるＡの陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類である。
【００２２】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタにおける陰イオンは、テトラフルオロボレ
ート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類である。
【００２３】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタにおいて、前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒である。
【００２４】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタの充電終止電圧は、２．７Ｖ〜３．２Ｖである。
【００２５】
好ましくは、前記高電圧ウルトラキャパシタの充電終止電圧は、２．７Ｖ〜３．０Ｖであり、前記溶質は、プロピルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、前記溶媒は、プロピレンカーボネートである。
【００２６】
好ましくは、前記高電圧ウルトラキャパシタの充電終止電圧は、２．８Ｖ〜３．２Ｖであり、前記溶質は、プロピルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、前記溶媒は、アセトニトリルである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る溶質を含む電解液を用いて製造された高電圧ウルトラキャパシタは、２．７Ｖ〜３．２Ｖの電圧において、長時間の安定した動作が可能であり、エネルギ密度が大幅に上昇し、高電力密度の特性が保たれ、更に、高電圧ウルトラキャパシタにおける動作寿命が大幅に延長される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施例と合わせて、本発明に係る技術内容、構造の特徴、実現する目的及び効果について、詳細に説明する。
【００２９】
本発明に係る電解液の溶質は、以下の方法で合成することができる。１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンのような対応する有機アミンと、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを、所定のモル比（ＤＭＣ／１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタン＝１．０〜２．５）で反応させ、第四級アンモニウム塩基を生成する。当該第四級アンモニウム塩基と、対応する陰イオンを含む酸（例えばＨＢＦ４）又はアンモニウム塩（例えばＮＨ４ＰＦ６）又は有機金属塩（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などとを反応させ、粗生成物を得る。そして当該粗生成物を適切な溶媒において再結晶により精製し、キャパシタレベルの高純度の溶質（塩）を得ることができる。
【００３０】
グローブボックスにおいて、ウルトラキャパシタのモデルを組み立てる。電気コアは、アルミ箔製の２つのコレクタ、活性炭から製造された２つの作動電極及び当該電極の間に挿入された繊維からなる隔膜を備えているが、このような構成に限定されるものではない。電気コアを、以下の比較例及び実施例に係る電解液の中に浸漬し、アルミケース及びコロイド粒子を用いて組み立て且つ封じる。
【００３１】
ウルトラキャパシタにおけるテストのプロセスは：
【００３２】
（１）プレサイクル（１０回）：温度２５℃、充電終止電圧Ｕ、定電流１０ｍＡ／Ｆという条件下で充電し、下限電圧Ｕ／２、定電流１０ｍＡ／Ｆという条件下で放電する。
【００３３】
（２）６５℃の高温ボックスにおいて、定電流１０ｍＡ／Ｆによって上限電圧Ｕまで充電し、当該電圧（Ｕ）を一定の時間を保つ。
【００３４】
（３）ウルトラキャパシタを取り出して２５℃まで冷却し、再び充放電テストを行う。テスト条件はプレサイクルと同様であり、ウルトラキャパシタの容量維持率及びＥＳＲ増加率を計算する。
【００３５】
（４）容量維持率≦６０％の場合及び（又は）ＥＳＲ増加率≧１００％の場合が、ウルトラキャパシタの寿命の判断基準となる。
【００３６】
実施例１
Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムテトラフルオロボレート（ＭＤＡＣＯＢＦ4）を溶質、ＡＮを溶媒として、１．０ｍｏｌ／Ｌの電解
液を生成し、この電解液が２５℃のときの導電率を測定した。さらに、電解液の溶質、溶媒及び濃度を、下記実施例及び比較例に具体的に示すように調整し、導電率を測定した。導電率の測定結果は、表１に示されている。本実施例に係る電解液を用いてウルトラキャパシタを製造し、このウルトラキャパシタにおける電気化学性能をテストした。寿命のテスト結果は、表２に示されている。
【００３７】
実施例２〜１２
条件は実施例１と同様にして、電解液の溶質、溶媒及び濃度を調整した。詳細なデータは、表２〜６に示されている。各溶質の化学式は、以下のとおりである。
【００３８】
【化４】
2016526305.tif 000005
【００３９】
【化５】
2016526305.tif 000006
【００４０】
【化６】
2016526305.tif 000007
【００４１】
各実施例に係る電解液を用いてウルトラキャパシタを製造し、このウルトラキャパシタにおける電気化学性能をテストした。寿命のテスト結果は、それぞれ表２〜５に示されている。
【００４２】
比較例１
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶質、ＡＮを溶媒として、１．０ｍｏｌ／Ｌの電解液を生成し、この電解液が２５℃のときの導電率を測定した。その結果は、表１に示されている。この電解液を用いてウルトラキャパシタを製造し、このウルトラキャパシタにおける電気化学の性能をテストした。寿命のテスト結果は、表２に示されている。
【００４３】
比較例２〜５
条件は比較例１と同様にして、電解液の溶質、溶媒及び濃度を調整した。詳細なデータは、表２〜５に示されている。これらの電解液を用いてウルトラキャパシタを製造し、各ウルトラキャパシタにおける電気化学性能をテストした。寿命のテスト結果は、それぞれ表２〜５に示されている。
【００４４】
【表１】
2016526305.tif 000008
【００４５】
【表２】
2016526305.tif 000009
【００４６】
【表３】
2016526305.tif 000010
【００４７】
【表４】
2016526305.tif 000011
【００４８】
【表５】
2016526305.tif 000012
【００４９】
表２〜５のデータから明らかにわかるように、異なる溶媒系及び異なる終止電圧におい
て、本発明に係る溶質によって製造された高電圧ウルトラキャパシタは、寿命が明らかに延長され、電気化学性能が著しく向上する。一方、比較例からわかるように、従来の溶質を用いて調製された電解液によって製造されたウルトラキャパシタは、高電圧（２．７Ｖ及び以上）において、寿命が大幅に短縮し、終止電圧の上昇につれてキャパシタの寿命の短縮がいっそう深刻になる。
【００５０】
上述した内容は、本発明の実施形態に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本願明細書を利用して同様の効果を奏する構造変換若しくは工程変換、又は、ほかの関連する技術分野において直接若しくは間接的に運用することは、すべて本発明における特許保護範囲内に含まれるべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月28日(2015.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液であって、溶媒及び溶質を含み、
前記溶質は、下記の化学式１、化学式２及び化学式３のうちの少なくとも１種類であるＡを含み、
下記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数であることを特徴とする電解液。
【化１】
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【化２】
2016526305.tif 000020
【化３】
2016526305.tif 000021
【請求項２】
前記溶媒は、ニトリル、エーテル、アミド、エステル及びスルホン溶媒のうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の電解液。
【請求項３】
前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項２に記載の電解液。
【請求項４】
電解液及び前記電解液に浸漬された電気コアを含み、
前記電気コアは、２つのコレクタ及び前記２つのコレクタの中間に配置された隔膜から構成され、
前記２つのコレクタには、活性炭が付着され、
前記電解液の溶質は、下記の化学式１、化学式２及び化学式３の物質のうちの少なくとも一つであるＡを含み、
下記の化学式において、Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4のそれぞれは炭素原子数１〜５のアルキル基であり、−Ａは陰イオンであり、ｎ及びｍは環上の置換基の数であり、ｎは０〜６の整数であり、ｍは０〜７の整数であることを特徴とする高電圧ウルトラキャパシタ。
【化１】
2016526305.tif 000022
【化２】
2016526305.tif 000023
【化３】
2016526305.tif 000024
【請求項５】
前記Ａの陽イオンは、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウム及びＮ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムのうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項６】
前記陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、トリ（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項７】
前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、メトキシプロピオニトリル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、スルホラン、メチルエチルスルホン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホキシドのうちの１種類又は２種類以上の混合溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項８】
充電終止電圧が２．７Ｖ〜３．２Ｖであることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項９】
充電終止電圧は、２．７Ｖ〜３．０Ｖであり、
前記溶質は、Ｎ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムであり、
前記溶媒は、プロピレンカーボネートであることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【請求項１０】
充電終止電圧は、２．８Ｖ〜３．２Ｖであり、
前記溶質は、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムであり、
前記溶媒は、アセトニトリルであることを特徴とする請求項４に記載の高電圧ウルトラ
キャパシタ。
【請求項１１】
前記電解液における前記Ａの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の高電圧ウルトラキャパシタ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、電気化学分野に関し、具体的には、高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液、及び、前記電解液を使用した高電圧ウルトラキャパシタに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
これに鑑みて、本発明の目的は、ウルトラキャパシタにおけるエネルギ密度の向上と、ウルトラキャパシタにおける長寿命の特性とを共に実現することができる、高電圧ウルトラキャパシタに用いられる電解液、及び、ウルトラキャパシタを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
さらに、前記溶質の陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド、トリ（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
さらに、上述した高電圧ウルトラキャパシタにおける陰イオンは、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロリン酸塩、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオ
ロメタンスルホン）イミド、トリ（トリフルオロメタンスルホン）メチル及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩のうちの少なくとも１種類である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
好ましくは、前記高電圧ウルトラキャパシタの充電終止電圧は、２．７Ｖ〜３．０Ｖであり、前記溶質は、Ｎ−メチル−１−アザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムであり、前記溶媒は、プロピレンカーボネートである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
好ましくは、前記高電圧ウルトラキャパシタの充電終止電圧は、２．８Ｖ〜３．２Ｖであり、前記溶質は、Ｎ−メチル−１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタンアンモニウムであり、前記溶媒は、アセトニトリルである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
実施例２〜１２
条件は実施例１と同様にして、電解液の溶質、溶媒及び濃度を調整した。詳細なデータは、表２〜５に示されている。各溶質の化学式は、以下のとおりである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
【表４】
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【国際調査報告】
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