アニオンフィルター、アニオンフィルターを用いた電解質体−電極接合体、及びアニオンフィルターを用いた二次電池
【課題】イオン伝導性が向上した二次電池、該二次電池に使用するアニオンフィルター、及び該二次電池に使用しうる電解質体−電極接合体の提供。
【解決手段】金属カチオン及びアニオンを含む電解質体１、前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するアニオンフィルター２、前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極３、並びに前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極４を有し、前記負極３、電解質体１及び正極４がこの順に配置され、前記負極３及び前記正極４が前記電解質体１によって電気化学的に接続され、前記アニオンフィルター２が、前記電解質体１中に、前記負極３及び前記正極４を隔てるように配されたことを特徴とする二次電池１０。
【解決手段】金属カチオン及びアニオンを含む電解質体１、前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するアニオンフィルター２、前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極３、並びに前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極４を有し、前記負極３、電解質体１及び正極４がこの順に配置され、前記負極３及び前記正極４が前記電解質体１によって電気化学的に接続され、前記アニオンフィルター２が、前記電解質体１中に、前記負極３及び前記正極４を隔てるように配されたことを特徴とする二次電池１０。
Notice: Undefined index: DEJ in /mnt/www/gzt_disp.php on line 298
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属カチオン及びアニオンを含む電解質体、
前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するアニオンフィルター、
前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極、並びに
前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極を有し、
前記負極、電解質体及び正極がこの順に配置され、前記負極及び前記正極が前記電解質体によって電気化学的に接続され、
前記アニオンフィルターが、前記電解質体中に、前記負極及び前記正極を隔てるように配されたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記アニオンフィルターは、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有する構造体であり、
前記結合を有さない樹脂製のセパレータよりも、前記アニオンの透過量が少ないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記アニオンフィルターは、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有する構造体であり、
前記結合を有さない樹脂製のセパレータよりも、酸素若しくは空気及び／又は水分の透過量が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
構造体（Ａ１）と構造体（Ａ２）とが、添加剤の存在下で反応して、ケイ素−酸素結合を形成して連結された材質を有し、
前記構造体（Ａ１）は、下記一般式（Ａ１）で表される、ケイ素と酸素の結合又は金属と酸素の結合を有するものであり、
前記構造体（Ａ２）は、下記一般式（Ａ２ａ）で表されるシラン化合物と、下記一般式（Ａ２ｂ）で表される窒素含有塩及び／又はリン含有塩とが反応して、前記シラン化合物と前記窒素含有塩及び／又はリン含有塩を構成するカチオンとが共有結合によって連結された、１つ以上のケイ素−酸素結合を有するものであり、
前記添加剤（Ａ３）は、下記一般式（Ａ３ａ）又は（Ａ３ｂ）で表される化合物である
ことを特徴とするアニオンフィルター。
【化１】
［一般式（Ａ１）中、Ｍはそれぞれ独立にケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子、又はクロム原子であり、
Ｒ１は炭素数１〜１００の二価の炭化水素基、アルキレンオキシ基、オキシアルキレン基又は酸素原子であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７はそれぞれ独立に水素原子、水酸基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、アセトナート基、アセチルアセトナート基、アセテート基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基、或いは炭素数１〜３のアルキレン基若しくは炭素数２〜３のアルケニレン基を連結基として介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基であり、少なくとも一つはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、水酸基、式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基、又は前記連結基を介していてもよい、アクリロイルオキシ基若しくはメタクリロイルオキシ基、ビニル基若しくはアリル基であり、
ｎ２、ｎ３、ｎ４及びｎ５は０又は１であり、「ｎ２＋ｎ３＋２」及び「ｎ４＋ｎ５＋２」は各々のＭの原子価に一致し、
ｍ１は１以上の整数であり、ｍ１が２以上である場合には、複数のＭはそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のｎ２及びｎ３はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。］
【化２】
［一般式（Ａ２ａ）中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜１０の炭化水素基、Ｒ８は炭素数１〜１００の二価の炭化水素基、アルキレンオキシ基、オキシアルキレン基又は酸素原子であり、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれ独立に水素原子、水酸基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、アセトナート基、アセチルアセトナート基、アセテート基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、式「−Ｏ−Ｓｉ−」で表される基、或いは炭素数１〜３のアルキレン基若しくは炭素数２〜３のアルケニレン基を連結基として介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基であり、少なくとも一つはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、水酸基、式「−Ｏ−Ｓｉ−」で表される基、又は前記連結基を介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基若しくはアリル基であり、
ｎ９及びｎ１０は０又は１であり、「ｎ９＋ｎ１０＋２」はＳｉの原子価に一致し、
ｍ２は１以上の整数であり、ｍ２が２以上である場合には、複数のＲ８、Ｒ９及びＲ１０はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のｎ９及びｎ１０はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。］
【化３】
［一般式（Ａ２ｂ）中、Ｘは下記一般式（Ｘ１）、（Ｘ２）、（Ｘ３）及び（Ｘ４）からなる群より選ばれる１種以上の窒素若しくはリンを含有する基であり、Ｒ１２はビニル基、アリル基、アクリロイルイミノ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、Ｌは単結合、炭素数１〜３のアルキレン基又は炭素数２〜３のアルケニレン基であり、ＬはＸを構成するＹ１又はＲ２１に結合する。］
【化４】
［一般式（Ｘ１）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１３及びＲ１４はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜７のシクロアルキル基であり、前記Ｒ１３とＲ１４とが結合して環を形成していても良く、該アルキル基及びシクロアルキル基における１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。Ｒ１５は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ１３〜Ｒ１５は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している水素原子が１つ以上の炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。
(Ｚ１)−は、炭素数１〜１０のアルキルスルホン酸イオン、フルオロアルキルスルホン酸イオン、アルコキシスルホン酸イオン、フルオロアルコキシアルキルスルホン酸イオン、ビス（アルキルスルホニル）イミドイオン、ビス（フルオロアルキルスルホニル）イミドイオン、フルオロアルキルスルホニル（フルオロスルホニル）イミドイオン、フルオロアルキルカルボン酸イオン、フルオロアルキル（トリフルオロ）ホウ酸イオン、フルオロアルコキシ（トリフルオロ）ホウ酸イオン若しくはフルオロアルコキシアルキル（トリフルオロ）ホウ酸イオン、酢酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン又はヨウ化物イオン、ビス（フルオロスルホニル）イミドイオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、又はテトラシアノホウ酸イオンである。］
【化５】
［一般式（Ｘ２）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１６は炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基であり、Ｒ１７は炭素数１〜１０のアルキリデン基又は炭素数２〜１０のアルケニリデン基であり、前記Ｒ１６とＲ１７とが結合して環を形成していても良く、Ｒ１６及びＲ１７は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。(Ｚ２)−は前記一般式（Ｘ１）における (Ｚ１)−と同じである。］
【化６】
［一般式（Ｘ３）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１８及びＲ１９はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜７のシクロアルキル基であり、Ｒ２０は炭素数１〜１０のアルキレン基又は炭素数２〜１０のアルケニレン基であり、前記Ｒ１８及びＲ１９が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ１９及びＲ２０が結合して環を形成していても良く、Ｒ１８〜Ｒ２０は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。］
【化７】
［一般式（Ｘ４）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ２１及びＲ２３はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキレン基又は炭素数２〜１０のアルケニレン基であり、Ｒ２２は炭素数１〜１０のアルキリデン基又は炭素数２〜１０のアルケニリデン基であり、前記Ｒ２１及びＲ２２が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２２及びＲ２３が結合して環を形成していても良く、Ｒ２１〜Ｒ２３は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。］
【化８】
［一般式（Ａ３ａ）中、Ｙ２はスルホ基又はカルボキシル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５及びＲ２６はそれぞれ独立に炭素数１〜２０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜１４のシクロアルキル基であり、Ｒ２７は炭素数１〜２０のアルキレン基又は炭素数２〜２０のアルケニレン基であり、前記Ｒ２５及びＲ２６が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２６及びＲ２７が結合して環を形成していても良く、Ｒ２４〜Ｒ２７は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜１２の炭化水素基によって置換されていても良く、Ｒ２４、Ｒ２５及びＲ２６は１つ以上の水素原子がアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基によって置換されていても良い。］
【化９】
［一般式（Ａ３ｂ）中、Ｙ２はスルホ基又はカルボキシル基であり、Ｒ２８は炭素数１〜２０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜１４のシクロアルキル基であり、Ｒ２９は炭素数１〜２０のアルキリデン基又は炭素数２〜２０のアルケニリデン基であり、Ｒ３０は炭素数１〜２０のアルキレン基又は炭素数２〜２０のアルケニレン基であり、前記Ｒ２８及びＲ２９が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２９及びＲ３０が結合して環を形成していても良く、Ｒ２８〜Ｒ３０は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜１２の炭化水素基によって置換されていても良く、Ｒ２８は１つ以上の水素原子がアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基によって置換されていても良い。］
【請求項５】
電解質体に含まれる金属カチオンとアニオンのうち、前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するものであることを特徴とする請求項４に記載のアニオンフィルター。
【請求項６】
電解質体に含まれる金属カチオンとアニオンのうち、前記アニオンの透過量が、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有さない樹脂製のセパレータよりも少ないことを特徴とする請求項４又は５に記載のアニオンフィルター。
【請求項７】
酸素若しくは空気及び／又は水分の透過量が、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有さない樹脂製のセパレータよりも少ないことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のアニオンフィルター。
【請求項８】
多孔質基材によって補強されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のアニオンフィルター。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか一項に記載のアニオンフィルター、
金属カチオン及びアニオンを含む電解質体、
前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極、並びに
前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極を有し、
前記負極、電解質体及び正極がこの順に配置され、前記負極及び前記正極が前記電解質体によって電気化学的に接続され、
前記アニオンフィルターは、前記電解質体中に前記負極及び前記正極とを隔てるように配されたことを特徴とする二次電池。
【請求項１０】
前記アニオンフィルターよりも負極側の前記電解質体は非水系溶媒を含み、前記アニオンフィルターよりも正極側の前記電解質体は水系溶媒を含むことを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
ゲル状又は固体状の電解質体内に、請求項４〜８のいずれか一項に記載のアニオンフィルターが配され、前記アニオンフィルターの一方の側において正極が前記電解質体に接合し、前記アニオンフィルターの他方の側において負極が前記電解質体に接合されたことを特徴とする電解質体−電極接合体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電解質体−電極接合体を備えたことを特徴とする二次電池。
【請求項１３】
前記電解質体−電極接合体を単位セルとして、前記単位セルを積層及び連結し、複数の単位セルを１つのラミネートセルに組んでなることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記正極が、充電時に、酸素を発生する材料又は酸化物を分解する材料を含むことを特徴とする請求項９、１０、１２又は１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電解質体を構成する金属カチオンが、マグネシウムイオンであることを特徴とする請求項９、１０、１２、１３又は１４に記載の二次電池。
【請求項１】
金属カチオン及びアニオンを含む電解質体、
前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するアニオンフィルター、
前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極、並びに
前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極を有し、
前記負極、電解質体及び正極がこの順に配置され、前記負極及び前記正極が前記電解質体によって電気化学的に接続され、
前記アニオンフィルターが、前記電解質体中に、前記負極及び前記正極を隔てるように配されたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記アニオンフィルターは、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有する構造体であり、
前記結合を有さない樹脂製のセパレータよりも、前記アニオンの透過量が少ないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記アニオンフィルターは、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有する構造体であり、
前記結合を有さない樹脂製のセパレータよりも、酸素若しくは空気及び／又は水分の透過量が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
構造体（Ａ１）と構造体（Ａ２）とが、添加剤の存在下で反応して、ケイ素−酸素結合を形成して連結された材質を有し、
前記構造体（Ａ１）は、下記一般式（Ａ１）で表される、ケイ素と酸素の結合又は金属と酸素の結合を有するものであり、
前記構造体（Ａ２）は、下記一般式（Ａ２ａ）で表されるシラン化合物と、下記一般式（Ａ２ｂ）で表される窒素含有塩及び／又はリン含有塩とが反応して、前記シラン化合物と前記窒素含有塩及び／又はリン含有塩を構成するカチオンとが共有結合によって連結された、１つ以上のケイ素−酸素結合を有するものであり、
前記添加剤（Ａ３）は、下記一般式（Ａ３ａ）又は（Ａ３ｂ）で表される化合物である
ことを特徴とするアニオンフィルター。
【化１】
［一般式（Ａ１）中、Ｍはそれぞれ独立にケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子、又はクロム原子であり、
Ｒ１は炭素数１〜１００の二価の炭化水素基、アルキレンオキシ基、オキシアルキレン基又は酸素原子であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７はそれぞれ独立に水素原子、水酸基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、アセトナート基、アセチルアセトナート基、アセテート基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基、或いは炭素数１〜３のアルキレン基若しくは炭素数２〜３のアルケニレン基を連結基として介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基であり、少なくとも一つはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、水酸基、式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基、又は前記連結基を介していてもよい、アクリロイルオキシ基若しくはメタクリロイルオキシ基、ビニル基若しくはアリル基であり、
ｎ２、ｎ３、ｎ４及びｎ５は０又は１であり、「ｎ２＋ｎ３＋２」及び「ｎ４＋ｎ５＋２」は各々のＭの原子価に一致し、
ｍ１は１以上の整数であり、ｍ１が２以上である場合には、複数のＭはそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のｎ２及びｎ３はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。］
【化２】
［一般式（Ａ２ａ）中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜１０の炭化水素基、Ｒ８は炭素数１〜１００の二価の炭化水素基、アルキレンオキシ基、オキシアルキレン基又は酸素原子であり、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれ独立に水素原子、水酸基、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、アセトナート基、アセチルアセトナート基、アセテート基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、式「−Ｏ−Ｓｉ−」で表される基、或いは炭素数１〜３のアルキレン基若しくは炭素数２〜３のアルケニレン基を連結基として介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基であり、少なくとも一つはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、水酸基、式「−Ｏ−Ｓｉ−」で表される基、又は前記連結基を介していてもよい、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基若しくはアリル基であり、
ｎ９及びｎ１０は０又は１であり、「ｎ９＋ｎ１０＋２」はＳｉの原子価に一致し、
ｍ２は１以上の整数であり、ｍ２が２以上である場合には、複数のＲ８、Ｒ９及びＲ１０はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、複数のｎ９及びｎ１０はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。］
【化３】
［一般式（Ａ２ｂ）中、Ｘは下記一般式（Ｘ１）、（Ｘ２）、（Ｘ３）及び（Ｘ４）からなる群より選ばれる１種以上の窒素若しくはリンを含有する基であり、Ｒ１２はビニル基、アリル基、アクリロイルイミノ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、Ｌは単結合、炭素数１〜３のアルキレン基又は炭素数２〜３のアルケニレン基であり、ＬはＸを構成するＹ１又はＲ２１に結合する。］
【化４】
［一般式（Ｘ１）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１３及びＲ１４はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜７のシクロアルキル基であり、前記Ｒ１３とＲ１４とが結合して環を形成していても良く、該アルキル基及びシクロアルキル基における１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。Ｒ１５は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基であり、Ｒ１３〜Ｒ１５は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している水素原子が１つ以上の炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。
(Ｚ１)−は、炭素数１〜１０のアルキルスルホン酸イオン、フルオロアルキルスルホン酸イオン、アルコキシスルホン酸イオン、フルオロアルコキシアルキルスルホン酸イオン、ビス（アルキルスルホニル）イミドイオン、ビス（フルオロアルキルスルホニル）イミドイオン、フルオロアルキルスルホニル（フルオロスルホニル）イミドイオン、フルオロアルキルカルボン酸イオン、フルオロアルキル（トリフルオロ）ホウ酸イオン、フルオロアルコキシ（トリフルオロ）ホウ酸イオン若しくはフルオロアルコキシアルキル（トリフルオロ）ホウ酸イオン、酢酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン又はヨウ化物イオン、ビス（フルオロスルホニル）イミドイオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、又はテトラシアノホウ酸イオンである。］
【化５】
［一般式（Ｘ２）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１６は炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基であり、Ｒ１７は炭素数１〜１０のアルキリデン基又は炭素数２〜１０のアルケニリデン基であり、前記Ｒ１６とＲ１７とが結合して環を形成していても良く、Ｒ１６及びＲ１７は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。(Ｚ２)−は前記一般式（Ｘ１）における (Ｚ１)−と同じである。］
【化６】
［一般式（Ｘ３）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ１８及びＲ１９はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜７のシクロアルキル基であり、Ｒ２０は炭素数１〜１０のアルキレン基又は炭素数２〜１０のアルケニレン基であり、前記Ｒ１８及びＲ１９が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ１９及びＲ２０が結合して環を形成していても良く、Ｒ１８〜Ｒ２０は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。］
【化７】
［一般式（Ｘ４）中、破線は前記Ｌへの結合を表し、Ｙ１は窒素原子又はリン原子であり、Ｒ２１及びＲ２３はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキレン基又は炭素数２〜１０のアルケニレン基であり、Ｒ２２は炭素数１〜１０のアルキリデン基又は炭素数２〜１０のアルケニリデン基であり、前記Ｒ２１及びＲ２２が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２２及びＲ２３が結合して環を形成していても良く、Ｒ２１〜Ｒ２３は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜６の炭化水素基によって置換されていても良い。］
【化８】
［一般式（Ａ３ａ）中、Ｙ２はスルホ基又はカルボキシル基であり、Ｒ２４、Ｒ２５及びＲ２６はそれぞれ独立に炭素数１〜２０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜１４のシクロアルキル基であり、Ｒ２７は炭素数１〜２０のアルキレン基又は炭素数２〜２０のアルケニレン基であり、前記Ｒ２５及びＲ２６が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２６及びＲ２７が結合して環を形成していても良く、Ｒ２４〜Ｒ２７は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜１２の炭化水素基によって置換されていても良く、Ｒ２４、Ｒ２５及びＲ２６は１つ以上の水素原子がアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基によって置換されていても良い。］
【化９】
［一般式（Ａ３ｂ）中、Ｙ２はスルホ基又はカルボキシル基であり、Ｒ２８は炭素数１〜２０のアルキル基又は該アルキル基を連結基として介していても良い炭素数４〜１４のシクロアルキル基であり、Ｒ２９は炭素数１〜２０のアルキリデン基又は炭素数２〜２０のアルケニリデン基であり、Ｒ３０は炭素数１〜２０のアルキレン基又は炭素数２〜２０のアルケニレン基であり、前記Ｒ２８及びＲ２９が結合して環を形成していても良く、前記Ｒ２９及びＲ３０が結合して環を形成していても良く、Ｒ２８〜Ｒ３０は１つ以上の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていても良く、前記炭素原子及びヘテロ原子に結合している１つ以上の水素原子が炭素数１〜１２の炭化水素基によって置換されていても良く、Ｒ２８は１つ以上の水素原子がアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基又はアリル基によって置換されていても良い。］
【請求項５】
電解質体に含まれる金属カチオンとアニオンのうち、前記金属カチオンが前記アニオンよりも優先的に透過するものであることを特徴とする請求項４に記載のアニオンフィルター。
【請求項６】
電解質体に含まれる金属カチオンとアニオンのうち、前記アニオンの透過量が、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有さない樹脂製のセパレータよりも少ないことを特徴とする請求項４又は５に記載のアニオンフィルター。
【請求項７】
酸素若しくは空気及び／又は水分の透過量が、ケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子と酸素との結合を有さない樹脂製のセパレータよりも少ないことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のアニオンフィルター。
【請求項８】
多孔質基材によって補強されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のアニオンフィルター。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか一項に記載のアニオンフィルター、
金属カチオン及びアニオンを含む電解質体、
前記金属カチオンが可逆的に放出及び／又は収容される負極、並びに
前記金属カチオンが可逆的に収容及び／又は放出される正極を有し、
前記負極、電解質体及び正極がこの順に配置され、前記負極及び前記正極が前記電解質体によって電気化学的に接続され、
前記アニオンフィルターは、前記電解質体中に前記負極及び前記正極とを隔てるように配されたことを特徴とする二次電池。
【請求項１０】
前記アニオンフィルターよりも負極側の前記電解質体は非水系溶媒を含み、前記アニオンフィルターよりも正極側の前記電解質体は水系溶媒を含むことを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
ゲル状又は固体状の電解質体内に、請求項４〜８のいずれか一項に記載のアニオンフィルターが配され、前記アニオンフィルターの一方の側において正極が前記電解質体に接合し、前記アニオンフィルターの他方の側において負極が前記電解質体に接合されたことを特徴とする電解質体−電極接合体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電解質体−電極接合体を備えたことを特徴とする二次電池。
【請求項１３】
前記電解質体−電極接合体を単位セルとして、前記単位セルを積層及び連結し、複数の単位セルを１つのラミネートセルに組んでなることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記正極が、充電時に、酸素を発生する材料又は酸化物を分解する材料を含むことを特徴とする請求項９、１０、１２又は１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電解質体を構成する金属カチオンが、マグネシウムイオンであることを特徴とする請求項９、１０、１２、１３又は１４に記載の二次電池。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−２０７９７（Ｐ２０１３−２０７９７Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２９４１（Ｐ２０１１−１５２９４１）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]