JP5484078B2 - 含フッ素リン酸エステルアミドを含む非水電解液 - Google Patents
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Description
非水系二次電池に用いられる有機溶媒は、揮発性、引火性を有しており、引火性物質に分類される溶媒である。このため、特に電力貯蔵用電源や電気自動車用電源等の大型の非水系二次電池の用途には、引火のおそれがない非水系電解液が望まれている。そのため難燃性もしくは自己消火性を有する非水系電解液を用いる技術が注目されている。
で表され、R3、R4、のうち少なくとも1つは含フッ素アルキル基である含フッ素リン酸エステルアミドを含む非水電解液に関するものである。
R3、R4は炭素数1〜5のアルキル基もしくは含フッ素アルキル基であり、R3とR4が結合して環を構成してもよい。R3、R4は例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等であり、特には2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基のいずれかであることが好ましい。またR3、R4は同一であっても、異なっても良い。
リン酸エステルアミドはフッ素が含有してなくても難燃効果があるが、フッ素原子を含有することでさらに難燃性能が向上する。特にリン酸エステルアミド中のフッ素含有率が30wt%以上の場合が高度な難燃性を発揮し好ましい。
三塩化リン 340g、t−ブチルアルコール 184g、2,2,2−トリフルオロエタノール 496gを0℃で混合した後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 193gを6時間で吹き込んだ。次に、反応液にジメチルアミン 167gを加え、0℃で4時間反応させた。常温に昇温後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジメチルアミド 630gを得た。
三塩化リン 340gとt−ブチルアルコール 184g、2,2−ジフルオロエタノール 407gを0℃で混合した後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 193gを6時間で吹き込んだ。次に、反応液にクロロホルム 500g、ジメチルアミン 167gを加え、0℃で4時間反応させた。常温に昇温後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジメチルアミド 616gを得た。
三塩化リン 340gとt−ブチルアルコール 184g、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 327gと2,2,2−トリフルオロエタノール 248gを0℃で反応させた後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 196gを6時間で吹き込んだ。次に、反応液にジエチルアミン 272gを加え、0℃で4時間反応させた。冷却後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)ジエチルアミド 220gを得た。
燃焼試験方法について下記に示す。
ガラスフィルターに上記の電解液を染み込ませた試験片を10秒間試験炎にさらし,その後試験炎を遠ざけ、燃焼の様子を目視により観察した。この試験を10回実施し、各電解液の燃焼性を評価した。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルにリン酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)ジメチルアミドを選び、添加量を5重量%で評価を行った結果、10回のうち4回燃焼した。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)ジメチルアミドを用い、添加量を10重量%で評価を行った結果、2回燃焼した。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)ジメチルアミドを用い、添加量を20重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)ジメチルアミドを用い、添加量を50重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)ジメチルアミドを用い、添加量を60重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸ビス(2,2-ジフルオロエチル)ジメチルアミドを用い、添加量を20重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)ジエチルアミドを用い、添加量を20重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、リン酸エステルを添加しないで評価を行った結果、10回燃焼した。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を用い、添加量を20重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
上記燃焼試験において、添加するリン酸エステルとしてリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を用い、添加量を20重量%で評価を行った結果、燃焼しなかった。
以下に実施例、比較例をまとめた表を示す。
2:集電体
3:正極
4:集電体
5:多孔質セパレータ
6:金属樹脂複合フィルム
Claims (1)
- 含フッ素リン酸エステルアミドを含む下記いずれかの非水電解液。
(1)リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジメチルアミドを重量比で5〜50%含む非水電解液。
(2)リン酸ビス(2,2−ジフルオロエチル)ジメチルアミドを重量比で20%含む非水電解液。
(3)リン酸(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)ジエチルアミドを重量比で20%含む非水電解液。
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