JP2005197666A

JP2005197666A - 電気化学キャパシタ用電解液及びこれを用いた電気化学キャパシタ

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Publication number: JP2005197666A
Application number: JP2004345410A
Authority: JP
Inventors: Koji Fujioka; 幸治藤岡; Takao Mukai; 孝夫向井; Yasuyuki Ito; 靖幸伊藤; Hiroyuki Maejima; 宏行前嶋
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】電気化学キャパシタの経時的な性能劣化を飛躍的に改善しうる電解液を提供することである。
【解決手段】一般式（１）で表される電解質塩（Ａ）を含有してなることを特徴とする電気化学キャパシタ用電解液を用いる。

式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ⁴及びＲ⁵は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよい。Ｘ^-は、対アニオンを表す。
【選択図】なし

Description

本発明は電気化学キャパシタ用電解液及びこれを用いた電気化学キャパシタに関する。さらに詳しくは、各種電子機器のメモリーバックアップ用、および大電流を必要とする電気自動車などの電力用として用いられる好適な電気化学キャパシタ、並びにこれに好適な電解液に関する。

プロピレンカーボネート溶媒に環状アミジニウム塩を溶解させた電気化学キャパシタ用非水電解液が知られている（特許文献１）。
国際公開ＷＯ９５／１５５７２パンフレット

従来の非水電解液は、耐電圧が十分でない場合があるため、この電解液を用いる電気化学キャパシタには経時的な性能劣化が著しい場合がある。
すなわち、本発明の目的は、電気化学キャパシタの経時的な性能劣化を飛躍的に改善しうる電解液を提供することである。

本発明の電気化学キャパシタ用電解液の特徴は、一般式（１）で表される電解質塩（Ａ）を含有してなる点を要旨とする。
なお、式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ⁴及びＲ⁵は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよい。Ｘ^-は、対アニオンを表す。

本発明の電気化学キャパシタ用電解液は、耐電圧が極めて高いので、経時的な性能劣化が極めてわずかな電気化学キャパシタを製造し得る。したがって、本発明の電解液を用いることにより、電気化学キャパシタのエネルギー密度を著しく向上させることができる。

一般式（１）、（２）および（３）において、イミダゾリウム塩の名称は有機化学で通常使用される命名法によるものとし、環の位置を示す数字は、下記一般式（４）に示したとおりである。置換基Ｒ¹〜Ｒ⁵の数字は化合物名の置換基の位置を示す数字とは異なる。

一般式（１）で表される電解質塩（Ａ）としては、次のカチオンからなる塩等が含まれる。
（ｉ）Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁴及びＲ⁵が水素原子であるカチオン
１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウ
ム、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−ジメチルイミダゾリウム及び１−イソプロピル−２，３−ジメチルイミダゾリウムなど。

（ｉｉ）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁵が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁴が水素原子であるカチオン
１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−メチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−エチルイミダゾリウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２，４−トリエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３，４−トリエチル−２−メチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１−プロピル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウム及び１−イソプロピル−２，３，４−トリメチルイミダゾリウムなど。

（ｉｉｉ）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁵が水素原子であるカチオン
１−エチル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，５−ジメチルイミダゾリウム、１，５−ジエチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２，５−トリエチル−３−メチルイミダゾリウム、１−プロピル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウム及び１−イソプロピル−２，３，５−トリメチルイミダゾリウムなど。

（ｉｖ）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵が炭素数１〜３のアルキル基であるカチオン
１，２，３，４，５−ペンタメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３，４，５−テトラメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４，５−テトラメチルイミダゾリウム、３−エチル−１，２，４，５−テトラメチルイミダゾリウム、４−エチル−１，２，３，５−テトラメチルイミダゾリウム、１，２，３，４，５−ペンタエチルイミダゾリウム、１−プロピル−２，３，４，５−テトラメチルイミダゾリウム及び１−イソプロピル−２，３，４，５−テトラメチルイミダゾリウムなど。

これらのカチオンのうち、耐電圧および溶解度の観点等から、（ｉ）Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁴及びＲ⁵が水素原子であるカチオン、（ｉｉ）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁵が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁴が水素原子であるカチオン、並びに（ｉｉｉ）Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴が炭素数１〜３のアルキル基であって、Ｒ⁵が水素原子であるカチオンが好ましく、さらに好ましくは（ｉ）及び（ｉｉ）である。
（ｉ）及び（ｉｉ）のうちで特に好ましいものは２位にメチル基を有するものであり、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム及び１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムがさらに好ましく、次に特に好ましくは１，２，３−トリメチルイミダゾリウム及び１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、最も好ましくは１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムである。

対アニオン（Ｘ^-）は、ＰＦ₆ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-、Ｎ（ＲｆＳＯ₃）₂ ^-、Ｃ（ＲｆＳＯ₃）₃ ^-、ＲｆＳＯ₃ ^-（Ｒｆは炭素数１〜１２のフルオロアルキル基）、Ｆ^-、ＣｌＯ₄ ^-、ＡｌＦ₄ ^-、ＡｌＣｌ₄ ^-、ＴａＦ₆ ^-、ＮｂＦ₆ ^-、ＳｉＦ₆ ^-、ＣＮ^-又はＦ（ＨＦ）_n ^-（ｎは１〜４の数を表す）で表されるアニオンが好ましく、さらに好ましくは、耐電圧の観点等から、ＰＦ₆ ^-、ＢＦ₄ ^-又はＮ（ＲｆＳＯ₃）₂ ^-で表されるアニオン、特に好ましくはＰＦ₆ ^-又はＢＦ₄ ^-で表されるアニオン、最も好ましくはＢＦ₄ ^-で表されるアニオンである。なお、Ｎ（ＲｆＳＯ₃）₂ ^-、Ｃ（ＲｆＳＯ₃）₃ ^-又はＲｆＳＯ₃ ^-で表されるアニオンに含まれるＲｆは、炭素数１〜１２のフルオロアルキル基を表し、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル及びノナフルオロブチルなどが挙げられる。これらのうち、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル及びヘプタフルオロプロピルが好ましく、さらに好ましくはトリフルオロメチル及びペンタフルオロエチル、特に好ましくはトリフルオロメチルである。

電解質塩（Ａ）の好ましい例としては、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩等があげられる。

電解質塩（Ａ）は、通常第３級環状アミジンをジアルキル炭酸のような炭酸エステルで４級化し、得られた炭酸エステル塩を対アニオン（Ｘ^-）に塩交換することによって得られる。この４級化反応の過程で反応系内に炭酸ガスが混在するため、環状アミジニウム塩と炭酸ガスが反応し、一般式（２）で表されるイミダゾリウム塩（Ｂ１）や一般式（３）で表されるイミダゾリウム塩（Ｂ２）が副生する。従って、電解質塩（Ａ）を用いてなる電解液にも（Ｂ１）や（Ｂ２）が不純物として含まれることになる。そしてこれらの不純物が耐電圧に影響を及ぼし、電気化学キャパシタの経時的な性能劣化に大きく関係するから、これらの不純物の含有量は少ないことが好ましい。

式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴及びＸ^-は一般式（１）と同じであり、Ｙ¹はカルボキシ（−ＣＯ₂Ｈ）基又はカルボキシオキシ（−ＯＣＯ₂Ｈ）基、Ｙ²はカルボキシレート（−ＣＯ₂ ^-）基又はカルボキシレートオキシ（−ＯＣＯ₂ ^-）基である。

式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＸ^-は一般式（１）と同じであり、Ｙ¹及びＹ²は式（２）と同じである。

なお、（Ｂ１）及び（Ｂ２）には、Ｘ^-がある場合とない場合があり、ない場合は、Ｙ²が存在するために分子内で電荷が釣り合っている。
（Ｂ１）及び（Ｂ２）としては、次の化合物等が挙げられる。
＜Ｘ^-がある場合＞
（ｉ）イミダゾリウム塩（Ｂ１）
１，２，３−トリメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３，４−トリメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４−トリメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−メチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−エチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２，４−トリエチル−３−メチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，３，４−トリエチル−２−メチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチル−５−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３，５−トリメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，５−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，５−ジエチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２，５−トリエチル−３−メチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１−イソプロピル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム又はこれらの化合物のカルボキシ基をカルボキシオキシ基に置き換えた化合物等と対アニオン（Ｘ^-）との塩。
これらのなかで、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１，２，３，４−テトラメチル−５−カルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１，２，３，４−テトラメチル−５−カルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩及びこれらの化合物のカルボキシ基をカルボキシオキシ基に置き換えた化合物等がイミダゾリウム塩（Ｂ１）の対象となりやすい。

（ｉｉ）イミダゾリウム塩（Ｂ２）
１，２，３−トリメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム、１−イソプロピル−２，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウム又はこれらの化合物のカルボキシ基をカルボキシオキシ基に置き換えた化合物等と対アニオン（Ｘ^-）との塩。
これらのなかで、１，２，３−トリメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウムＢＦ₄ ^-塩、１，２，３−トリメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩、１−エチル−２，３−ジメチル−４，５−ジカルボキシイミダゾリウムＰＦ₆ ^-塩及びこれらの化合物のカルボキシ基をカルボキシオキシ基に置き換えた化合物等がイミダゾリウム塩（Ｂ２）の対象となりやすい。

＜Ｘ^-がない場合＞
（ｉ）イミダゾリウム塩（Ｂ１）
１，２，３−トリメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３，４−トリメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４−トリメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，４−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２，４−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−メチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−エチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，４−ジエチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、２，４−ジエチル−１，３−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，４−トリエチル−３−メチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，３，４−トリエチル−２−メチル−５−カルボキシレートイミダゾリウムおよび１，２，３，４−テトラエチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３，５−トリメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３，５−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，５−ジエチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシイミダゾリウム、１，２，５−トリエチル−３−メチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−イソプロピル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム及びこれらの化合物のカルボキシレート基をカルボキシレートオキシ基に置き換えた化合物等。

（ｉｉ）イミダゾリウム塩（Ｂ２）
１，２，３−トリメチル−４−ジカルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−ジカルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレート−５−ジカルボキシイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチル−４−カルボキシレート−５−カルボキシイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリエチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−ジカルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−ジメチル−４−ジカルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−イソプロピル−２，３−ジメチル−４−ジカルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム及びこれらの化合物のカルボキシ基をカルボキシオキシ基に置き換えた化合物及びこれらの化合物のカルボキシレート基をカルボキシレートオキシ基に置き換えた化合物等。

（Ｂ１）及び（Ｂ２）の含有量は少ないことが好ましいけれども、耐電圧を飛躍的に向上させるために、これらの含有量（モル％）は、（Ａ）、（Ｂ１）及び（Ｂ２）の合計モル数に対して、１０モル％以下であることが好ましく、さらに好ましくは２モル％以下、特に好ましくは１モル％以下、極めて好ましくは０．１モル％以下である。この範囲であると、耐電圧がさらに向上し、電気化学キャパシタの経時的な性能劣化がさらに改善される。

（Ｂ１）及び（Ｂ２）の含有量は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により定量できる。ＨＰＬＣの条件は、カラム：ポリマーコート型充填剤、移動相：リン酸緩衝液（ｐＨ２〜３）、流速：０．８ｍｌ／ｍｉｎ、検出器：ＵＶ、温度：４０℃である（例えば、機器：型名（ＬＣ−１０Ａ）、メーカー（島津製作所）、カラム：ＣＡＰＣＥＬＬＰＡＫＵＧ１２０Ｃ₁₈（４．６ｍｍφ×２５ｃｍ）メーカー（資生堂）、移動相：リン酸の濃度１０ｍｍｏｌ／ｌ、過塩素酸ナトリウムの濃度１００ｍｍｏｌ／ｌの水溶液、流速：０．８ｍｌ／ｍｉｎ、検出器：ＵＶ（２１０ｎｍ）、注入量：２０μｌ、カラム温度：４０℃）。検量線は、電解質塩（Ａ）を製造した際に副生する（Ｂ１）及び（Ｂ２）を分取ＨＰＬＣによって（ＨＰＬＣと同条件）分取して用いてもよいし、オートクレーブ中で（Ａ）と二酸化炭素を反応させて合成してもよい（Henkel&Cie:D.A.S 1033667(1958年)）。
なお、（Ｂ１）及び（Ｂ２）の化学構造は、通常の有機化学的手法で特定することができ、例えば、¹Ｈ−ＮＭＲ（例えば機器：ＡＶＡＮＣＥ３００（日本ブルカー株式会社製）、溶媒：重水素化ジメチルスルホキシド、周波数：３００ＭＨｚ）、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ（例えば機器：ＸＬ−３００（バリアン製）、溶媒：重水素化ジメチルスルホキシド、周波数：３００ＭＨｚ）及び¹³Ｃ−ＮＭＲ（例えば機器：ＡＬ−３００（日本電子製）、溶媒：重水素化ジメチルスルホキシド、周波数：３００ＭＨｚ）等によって特定することができる｛電解質塩（Ａ）の化学構造も同様である｝。

（Ｂ１）及び（Ｂ２）の含有量を低減する方法としては、電解質塩（Ａ）の製造時に（Ｂ１）及び（Ｂ２）の副生を抑制する方法と、（Ａ）の製造後に（Ｂ１）及び（Ｂ２）を除去する方法とがある。
電解質塩（Ａ）の製造時に（Ｂ１）及び（Ｂ２）の副生を抑制する方法としては、反応時に系中の炭酸ガスの濃度を低減する方法等が適用できる。
電解質塩（Ａ）は、通常、Ｎ−アルキルイミダゾール｛市場より入手するか、又はイミダゾールをアルキル化剤（ジメチル炭酸、ジエチル炭酸、ジプロピル炭酸、ジイソプロピル炭酸、メチルハライド、エチルハライド、プロピルハライド、イソプロピルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ジプロピル硫酸及びジイソプロピル硫酸等）でアルキル化することによって得られる｝をプロトン性極性溶媒（メタノール、エタノール、１−プロパノール及び２−プロパノール等の炭素数１〜３のアルコール等）中でジアルキル炭酸（ジメチル炭酸、ジエチル炭酸、ジプロピル炭酸及びジイソプロピル炭酸等）と１００〜１８０℃の温度で加圧条件下で反応させる方法（特許第２１４０８５３号公報）等によって得られる。電解質塩（Ａ）は、ジアルキル炭酸塩以外のアルキル化剤（メチルハライド、エチルハライド、プロピルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ジプロピル硫酸及びジイソプロピル硫酸等）でＮ−アルキルイミダゾールをアルキル化することによっても得ることができるが、イオン残渣（ハロゲンイオン及び硫酸イオン等）の観点等からジアルキル炭酸でアルキル化する方法が好ましい。

反応系中の炭酸ガスの濃度を低減するには、ジメチル炭酸、ジエチル炭酸、ジプロピル炭酸、ジイソプロピル炭酸、プロトン性極性溶媒の使用量を増して反応系中の炭酸ガス濃度を低減する方法、及び反応系中の炭酸ガスを系外に除去しながら反応を行う方法等が挙げられる。
プロトン性極性溶媒の使用量（重量％）としては、Ｎ−アルキルイミダゾールの重量に基づいて、１０〜１０００が好ましく、さらに好ましくは５０〜８００、特に好ましくは１００〜６００、最も好ましくは２００〜４００である。
反応系中の炭酸ガスを系外に除去する方法としては、反応中に発生するガスによって上昇する圧力を、バルブの調整で抜くことで行われ、通常冷却コンデンサを経由してメタノール等の溶媒は凝縮させて槽に戻すことで、炭酸ガス等のガスだけを除去することができる。この場合、圧力（ＭＰａ）は、１〜１０が好ましく、さらに好ましくは２〜９、特に好ましくは３〜８、最も好ましくは３．５〜７である。このときに、さらに多くの炭酸ガスを系外に排出するため、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを圧入してもよい。反応系中の炭酸ガスを系外に除去する方法としては、炭酸ガスを吸収する化学物資（酸化カルシウム等）を系内に添加する方法も適用できるが、イオン残渣の観点等からバルブ調整で発生するガスの圧力を抜く方法が好ましい。
反応系中の炭酸ガスのモル数は、Ｎ−アルキルイミダゾールのモル数に基づいて、０．０１〜３が好ましく、さらに好ましくは０．０２〜２、特に好ましくは０．０３〜１、最も好ましくは０．０４〜０．１である。

また、製造後に（Ｂ１）及び（Ｂ２）を除去する方法としては、吸着剤（シリカゲル、活性炭、活性アルミナ及びモレキュラーシーブ（ナカライテスク製、３Ａ１／１６等）で吸着処理する方法、再結晶によって取り除く方法、溶剤によって洗浄する方法及び溶剤によって抽出する方法等が適用できる。なお、これらの方法は、それぞれ単独で行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。
再結晶は、溶媒に溶解させた後、温度を下げて結晶を析出させるか、溶媒を徐々に蒸発させて結晶を析出させるか、貧溶媒を徐々に添加して結晶を析出させる方法のいずれでもよい。
洗浄及び抽出は、分液ロートを用いて溶媒中で結晶を懸濁させてから溶媒を分離するか、マグネチックスターラーで溶媒中に結晶を懸濁させてから溶媒を分離する方法のいずれでもよい。
再結晶、洗浄及び抽出に使用する溶媒としては、炭素数１〜３のアルコール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、及びイソプロパノール等）；炭素数３〜６のケトン（アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等）；炭素数４〜６のエーテル（ジエチルエーテル、エチル−ｎ−プロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ｎ−プロピルイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、メトキシエトキシエタン及びジエトキシエタン等）が使用できる。これらは単独で用いても、２種以上を混合して用いてよい。再結晶、洗浄及び抽出に使用する溶媒の量は、溶媒の種類にもよるが、不純物である（Ｂ１）及び（Ｂ２）を溶解させ、かつ電解質塩（Ａ）の損失が少ないことから、電解質塩（Ａ）の重量の０．５〜１０倍量が好ましく、さらに好ましくは１〜８倍量、特に好ましくは１．５〜６倍量、最も好ましくは２〜５倍量である。また、洗浄及び抽出に使用する溶媒の温度は、溶媒の種類にもよるが、不純物である（Ｂ１）及び（Ｂ２）を溶解させ、かつ電解質塩（Ａ）の損失が少ないことから、３０℃以下が好ましく、さらに好ましくは２０℃以下、特に好ましくは１０℃以下、最も好ましくは０℃以下である。
貧溶媒としては、電解質の溶解性が低く極性の低い溶媒等が使用でき、ヘキサン、ヘプタン、トルエン及びキシレン等が用いられる。

本発明の電解液には非水溶媒を含んでもよい。非水溶媒としては公知のものが使用され、電解質塩（Ａ）の溶解性と電気化学的安定性とを考慮して適宜選択でき、例えば、以下のものが含まれる。これらのうち２種以上を併用することも可能である。

・エーテル：炭素数４〜１２の鎖状エーテル（ジエチルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びトリエチレングリコールジメチルエーテル等）、及び炭素数４〜１２の環状エーテル｛テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、４−ブチルジオキソラン及びクラウンエーテル（１，４，７，１０，１３，１６−ヘキサオキサシクロオクタデカン等）等｝等。

・アミド：炭素数３〜６の鎖状アミド（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミド及びヘキサメチルホスホリルアミド等）、及び炭素数４〜６の環状アミド（ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリジノン及びＮ−ビニルピロリジノン等）。
・カルボン酸エステル：炭素数３〜８の鎖状エステル（酢酸メチル、プロピオン酸メチル及びアジピン酸ジメチル等）、及び炭素数４〜５の環状エステル（γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン及びδ−バレロラクトン等）。
・ニトリル：炭素数２〜５のニトリル（アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、３−エトキシプロピオニトリル及びアクリロニトリル等）。
・カーボネート：炭素数３〜４の鎖状カーボネート（ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等）、及び炭素数３〜４の環状カーボネート（エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート及びビニレンカーボネート等）。
・スルホキシド：炭素数２〜６の鎖状スルホキシド（ジメチルスルホキシド及びジプロピルスルホキシド等）。
・スルホン：炭素数４〜６の環状スルホン（スルホラン、３−メチルスルホラン及び２，４−ジメチルスルホラン等）。
・ニトロ化合物：ニトロメタン及びニトロエタン等。
・他の環状化合物：Ｎ−メチル−２−オキサゾリジノン、３，５−ジメチル−２−オキサゾリジノン及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等。

これらのうち、カーボネート、スルホン、カルボン酸エステル及びニトリルが好ましく、さらに好ましくはカーボネート、スルホン及びニトリル、特に好ましくはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びスルホラン、最も好ましくはプロピレンカーボネート及びスルホランである。これらの非水溶媒は、２種以上の混合物であってもよいが、混合物の場合、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とすることが好ましく、さらに好ましくはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトンからなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とすること、特に好ましくはプロピレンカーボネート、スルホラン、アセトニトリルからなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とすることである。ここで「主成分とする」とは、非水溶媒のうち、５０〜９９重量％、好ましくは７０〜９０重量％を含有することを意味する。
上記のように、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトニトリル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする場合は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種を副溶媒とすることが好ましい。副溶媒として、さらに好ましくは、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート、特に好ましくはジメチルカーボネートである。ここで、「副溶媒とする」とは、非水溶媒のうち、１〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％を含有することを意味する。

電解液中に占める非水溶媒の含有量（重量％）は、電解液の重量に基づいて、３０〜９５が好ましく、さらに好ましくは４０〜９０、特に好ましくは５０〜８５、最も好ましくは６０〜８０である。すなわち、電解液中に占める非水溶媒の含有量（重量％）の下限は、電解液の重量に基づいて、３０が好ましく、さらに好ましくは４０、特に好ましくは５０、最も好ましくは６０であり、また同様に上限は９５が好ましく、さらに好ましくは９０、特に好ましくは８５、最も好ましくは８０である。この範囲であると、低温での塩析出が起こりにくくなり電気化学キャパシタの経時的な性能劣化をさらに改善しうる。

本発明の電解液中の含水量（ｐｐｍ）は、電気化学的安定性の観点から、電解液の容量に基づいて、３００以下が好ましく、さらに好ましくは１００以下、特に好ましくは５０以下である。この範囲であると、電気化学キャパシタの経時的な性能低下を抑制できる。
電解液中の含水量はカールフィッシャー法（ＪＩＳＫ０１１３−１９９７、電量滴定方法）で測定することができる。
電解液中の水分を上記の範囲にする方法としては、あらかじめ十分に乾燥した電解質塩（Ａ）と、あらかじめ十分に脱水した非水溶媒とを使用する方法等が挙げられる。
乾燥方法としては、減圧下加熱乾燥（例えば２０Ｔｏｒｒ減圧下で１５０℃で加熱）して、含有されている微量の水を蒸発させて除去する方法等が挙げられる。
脱水方法としては、減圧下加熱脱水（例えば１００Ｔｏｒｒで加熱）して、含有されている微量の水を蒸発させて除去する方法、モレキュラーシーブ（ナカライテスク製、３Ａ１／１６等）、活性アルミナ粉末などの除水剤を使用する方法等が挙げられる。
また、これらの他に、電解液を減圧下加熱脱水（例えば１００Ｔｏｒｒ減圧下で１００℃で加熱）して、含有されている微量の水を蒸発させて除去する方法、モレキュラーシーブ、活性アルミナ粉末などの除水剤を使用する方法等が挙げられる。これらの方法は、それぞれ単独で行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。これらのうち、（Ａ）を減圧下加熱乾燥する方法、電解液にモレキュラーシーブを加える方法が好ましい。

本発明の電解液は電気化学キャパシタに用いることができる。電気化学キャパシタは、基本構成物品として、電極、集電体、セパレーターを備えるとともに、キャパシタに通常用いられるケース、ガスケットなどを任意に備えるものである。電解液は、アルゴンガス雰囲気（露点−５０℃）のグローブボックス内等で電極及びセパレーターに含浸される。本発明の電解液は、電気化学キャパシタのうち、電気二重層コンデンサ（電極に分極性電極、例えば活性炭等を使用するもの）に好適である。

電気二重層コンデンサの基本構造としては、２つの分極性電極の間にセパレーターを挟み、電解液を含浸させたものである。分極性電極の主成分は、電解液に対して電気化学的に不活性で、かつ、適度な電気伝導度を有することから活性炭、グラファイト、ポリアセン系有機半導体などの炭素質物質が好ましく、上記のように、正極と負極の少なくとも一方は炭素質物質である。電荷が蓄積する電極界面が大きい点から、窒素吸着法によるＢＥＴ法により求めた比表面積が１０ｍ²／ｇ以上の多孔性炭素物質（例えば活性炭）がさらに好ましい。多孔性炭素物質の比表面積は、目的とする単位面積あたりの静電容量（Ｆ／ｍ²）と、高比表面積化に伴う嵩密度の低下を勘案して選択されるが、窒素吸着法によるＢＥＴ法により求めた比表面積が３０〜２，５００ｍ²／ｇのものが好ましく、体積あたりの静電容量が大きいことから、比表面積が３００〜２，３００ｍ²／ｇの活性炭が特に好ましい。

本発明の電気化学キャパシタ用電解液は、アルミ電解コンデンサにも用いることができる。アルミ電解コンデンサの基本構造としては、電極となるアルミ箔の表面に電気化学処理で酸化膜をつくってこれを誘電体とし、もう一方の電極となるアルミ箔との間に電解液を含浸させた電解紙を挟んだものである。

本発明の電気化学キャパシタの態様としては、コイン型、捲回型、角形のものがあげられる。本発明の電気化学キャパシタ用電解液は、いずれの電気二重層コンデンサ又はいずれのアルミ電解コンデンサにも適用できる。
実施例

以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、特に記載のないかぎり、「部」は「重量部」を意味する。

＜実施例１＞
２−メチルイミダゾール（キュアゾール２ＭＺ（四国化成工業（株）製））８２部、テトラヒドロフラン１４４部、水酸化カリウム５６部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。ついで７０℃まで昇温し、エチルクロライド７１部を徐々に滴下した。反応に伴い温度上昇がみられたので、温度を７０℃±５℃に保ちながらエチルクロライドを約２時間かけて滴下し、滴下終了後、約２時間熟成を行った。この反応物を蒸留して１−エチル−２−メチルイミダゾール５０部を得た。得られた１−エチル−２−メチルイミダゾール１１０部、ジメチル炭酸１３５部及びメタノール１９２部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。次いで窒素置換後、密閉下で１３０℃まで昇温し反応を開始した。圧力は最初約４．５ｋｇ／ｃｍ²であったが、炭酸ガスの発生で徐々に上昇したので、適宜冷却コンデンサの上部からガス抜きを行い、圧力を約７ｋｇ／ｃｍ²以下に調節した。６０時間後３０℃まで冷却して、反応液を¹Ｈ−ＮＭＲ分析した結果、１−エチル−２−メチルイミダゾールが消失し、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩がほぼ定量的に生成していることがわかった。得られた１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩／メタノール／ジメチル炭酸からなる溶液４２８部に、攪拌下に４２重量％のホウフッ化水素酸水溶液２０５部を２５℃で約３０分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い、炭酸ガスの泡が発生した。滴下が終了して、泡の発生がおさまった後、２０Ｔｏｒｒ、１５０℃で、溶媒を全量留去して、白色の固体（１）が２０８部得られた。この固体（１）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボーレート（以下ＥＤＭＩ・ＢＦ₄と略記する。）９８ｍｏｌ％、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレート−５−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が２ｍｏｌ％であった。ＨＰＬＣ分析の測定条件は上記に記載したとおりである。以下の合成例についても同じである。

得られた白色固体（１）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブ（ナカライテスク製、３Ａ１／１６）を３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１を得た。この電解液の水分５ｐｐｍであった。

＜実施例２＞
実施例１で得られた白色固体（１）４００ｇをメタノール２０００ｍｌに投入し、６０℃に加熱して溶解させたのち、熱時濾過した。濾液を１５℃まで徐冷し、析出した結晶を濾取した。これを１５℃のメタノールで洗浄したのちに減圧乾燥し、白色の固体（２）を得た。この固体（２）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、ＥＤＭＩ・ＢＦ₄、９９．９５ｍｏｌ％、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシレート−５−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が０．０５ｍｏｌ％であった。

得られた白色固体（２）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液２を得た。この電解液の水分５ｐｐｍであった。

＜実施例３＞
実施例２で得られた白色固体（２）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合溶媒（重量比で１：１）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液３を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例４＞
１，２−ジメチルイミダゾール（キュアゾール１．２ＤＭＺ（四国化成工業（株）製））９６部、ジメチル炭酸１３５部及びメタノール１９２部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。次いで窒素置換後、密閉下で１３０℃まで昇温し反応を開始した。圧力は最初約４．５ｋｇ／ｃｍ²であったが、炭酸ガスの発生で徐々に上昇したので、適宜冷却コンデンサの上部からガス抜きを行い、圧力を約７ｋｇ／ｃｍ²以下に調節した。６０時間後３０℃まで冷却して、反応液を¹Ｈ−ＮＭＲ分析した結果、１，２−ジメチルイミダゾールが消失し、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩がほぼ定量的に生成していることがわかった。得られた１，２，３−トリメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩／メタノール／ジメチル炭酸からなる溶液４１５部に、攪拌下に４２重量％のホウフッ化水素酸水溶液２０５部を２５℃で約３０分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い、炭酸ガスの泡が発生した。滴下が終了して、泡の発生がおさまった後、２０Ｔｏｒｒ、１５０℃で、溶媒を全量留去して、白色の固体（３）が１９４部得られた。この固体（３）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムテトラフルオロボーレート（以下ＴＭＩ・ＢＦ₄と略記する。）９８ｍｏｌ％、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が２ｍｏｌ％であった。

得られた白色固体（３）１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液４を得た。この電解液の水分５ｐｐｍであった。

＜実施例５＞
実施例４で得られた白色固体（３）４００ｇをメタノール２０００ｍｌに投入し、６０℃に加熱して溶解させたのち、熱時濾過した。濾液を１５℃まで徐冷し、析出した結晶を濾取した。これを１５℃のメタノールで洗浄したのちに減圧乾燥し、白色の固体（４）を得た。この固体（４）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、ＴＭＩ・ＢＦ₄９９．９５ｍｏｌ％、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が０．０５ｍｏｌ％であった。

得られた白色固体（４）１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液５を得た。この電解液の水分２ｐｐｍであった。

＜実施例６＞
実施例４で得られた白色固体（３）４００ｇをアセトン５００ｍｌに投入し、白色固体をアセトン中で２５℃で５時間懸濁させたのち、ガラスフィルターで濾過した。ガラスフィルター上の固体を１５℃のメタノールで洗浄したのちに減圧乾燥し、白色の固体（５）を得た。この固体（５）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、ＴＭＩ・ＢＦ₄９９．９ｍｏｌ％、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，２，３−トリメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が０．１ｍｏｌ％であった。

得られた白色固体（５）１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液６を得た。この電解液の水分２ｐｐｍであった。

＜実施例７＞
実施例６で得られた白色固体（５）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で７：３）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液７を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例８＞
実施例２で得られた白色固体（２）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で１：１）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液８を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例９＞
実施例２で得られた白色固体（２）２１２ｇを全量プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で１：１）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液９を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例１０＞
実施例１で得られた白色固体（１）２１２ｇを全量スルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１０を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例１１＞
実施例４で得られた白色固体（３）１９８ｇを全量スルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１１を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例１２＞
実施例６で得られた白色固体（５）２１２ｇを全量スルホランとジメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で７：３）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１２を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例１３＞
実施例２で得られた白色固体（２）２１２ｇを全量スルホランとジメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で１：１）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１３を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜実施例１４＞
実施例２で得られた白色固体（２）２１２ｇを全量スルホランとエチルメチルカーボネートの混合溶媒（重量比で１：１）に溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加えて２５℃で６０時間放置して乾燥して電解液１４を得た。この電解液の水分３ｐｐｍであった。

＜比較例１＞
１−エチルイミダゾール９６部、ジメチル炭酸１３５部及びメタノール１９２部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。次いで窒素置換後密閉下で１３０℃まで昇温し反応を開始した。圧力は最初約４．５ｋｇ／ｃｍ²であったが、炭酸ガスの発生で徐々に上昇したので、適宜冷却コンデンサの上部からガス抜きを行い、圧力を約７ｋｇ／ｃｍ²以下に調節した。６０時間後３０℃まで冷却して、反応液を¹Ｈ−ＮＭＲ分析した結果、１−エチルイミダゾールが消失し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩がほぼ定量的に生成していることがわかった。得られた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩／メタノール／ジメチル炭酸からなる溶液４１５部に、攪拌下に４２重量％のホウフッ化水素酸水溶液２０５部を２５℃で約３０分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い、炭酸ガスの泡が発生した。滴下が終了して、泡の発生がおさまった後、２０Ｔｏｒｒ、１５０℃で、溶媒を全量留去して、無色透明の液体（１）が１９４部得られた。この液体（１）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボーレート（以下ＥＭＩ・ＢＦ₄と略記する。）９８ｍｏｌ％、１−エチル−３−メチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−３−メチル−５−カルボキシレートイミダゾリウム、１−エチル−３−メチル−４−カルボキシレート−５−カルボキシイミダゾリウム、１−エチル−３−メチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウムの総量が２ｍｏｌ％であった。

得られた液体（１）１９８ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加え２５℃で６０時間放置して乾燥して比較電解液１を得た。電解液中の水分１０ｐｐｍであった。

＜比較例２＞
１−メチルイミダゾール８２部、ジメチル炭酸１３５部及びメタノール１９２部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。次いで窒素置換後密閉下で１３０℃まで昇温し反応を開始した。圧力は最初約４．５ｋｇ／ｃｍ²であったが、炭酸ガスの発生で徐々に上昇したので、適宜冷却コンデンサの上部からガス抜きを行い、圧力を約７ｋｇ／ｃｍ²以下に調節した。６０時間後３０℃まで冷却して、反応液を¹Ｈ−ＮＭＲ分析した結果、１−メチルイミダゾールが消失し、１，３−ジメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩がほぼ定量的に生成していることがわかった。得られた１，３−ジメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩／メタノール／ジメチル炭酸からなる溶液４０１部に、攪拌下に４２重量％のホウフッ化水素酸水溶液２０５部を室温下約３０分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い、炭酸ガスの泡が発生した。滴下が終了して、泡の発生がおさまった後、２０Ｔｏｒｒ、１５０℃で、溶媒を全量留去して、白色の固体（６）が１８０部得られた。この固体（６）を¹Ｈ−ＮＭＲ、¹⁹Ｆ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ及びＨＰＬＣ分析した結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボーレート（以下ＤＭＩ・ＢＦ₄と略記する。）９８ｍｏｌ％、１，３−ジメチル−４−カルボキシレートイミダゾリウム、１，３−ジメチル−４−カルボキシ−５−カルボキシレートイミダゾリウム酸の総量が２ｍｏｌ％であった。

得られた白色固体（６）１８４ｇを全量プロピレンカーボネートに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加え２５℃で６０時間放置して乾燥して比較電解液２を得た。電解液中の水分１０ｐｐｍであった。

＜比較例３＞
得られた液体（１）１９８ｇを全量スルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加え２５℃で６０時間放置して乾燥して比較電解液３を得た。電解液中の水分１０ｐｐｍであった。

＜比較例４＞
得られた白色固体（６）１８４ｇを全量スルホランに溶解し全体を１リットルとし、電解液を調製した。この電解液１００部に対してモレキュラーシーブを３部を加え２５℃で６０時間放置して乾燥して比較電解液４を得た。電解液中の水分１０ｐｐｍであった。

本発明の電解液１〜１４及び比較電解液１〜４を使用して、捲回形の電気化学キャパシタ
を作製し、自己放電特性及び容量保持率について評価し、これらの結果を表１に示した。（１）自己放電特性
実施例１〜１４の電解液と比較例１〜４の電解液を用いて、１８種類の捲回形電気化学キャパシタ（サイズ；φ１８ｍｍ×Ｌ５０ｍｍ，定格電圧；２．３Ｖ、正極及び負極；活性炭）を作製し、この捲回形電気化学キャパシタを使用して、自己放電特性を測定し、これを電解液の耐電圧とした。
＜自己放電特性の測定方法＞
捲回形電気化学キャパシタを２５℃で２．５Ｖで２４時間充電した後、２５℃で５０時間放置した。その後、この捲回形電気化学キャパシタの端子間電圧を測定した。この測定で得られた端子間電圧（残存電圧）を自己放電特性とした。残存電圧が高いほど自己放電特性（耐電圧）が良好（高い）であり、低いほど自己放電特性（耐電圧）が悪い（低い）ことになる。

（２）容量保持率
（１）で作製した捲回形電気化学キャパシタを用いて、７０℃、２．０Ｖの高温負荷試験を行い、１０００時間経過後の容量保持率を以下の式で算出した。
容量保持率（％）＝［(１，０００時間後の容量)／（初期の容量）］×１００
＜容量測定方法＞
捲回形電気化学キャパシタを２５℃で２．０Ｖで１時間充電した後、定電流負荷装置を用いて１Ａで定電流放電を行い、捲回形電気化学キャパシタの端子間電圧が１．７Ｖから１．３Ｖへ変化する間の時間を測定し、次式から容量を算出した。
Ｃ＝ｉ×Δｔ／ΔＶ
なお、この式はＱ＝ｉ×ｔ＝Ｃ×Ｖの関係から導き出され、Ｑは放電電荷量（Ｃ），ｉは放電電流（Ａ），ｔは放電時間（ｓｅｃ），Ｃは容量（Ｆ），Ｖは電圧（Ｖ）であり、ｉ＝１（Ａ），ΔＶ＝１．７−１．３＝０．４（Ｖ）である。

ＥＤＭＩ・ＢＦ₄：１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレー
ト
ＴＭＩ・ＢＦ₄ ：１，２，３−トリメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート
ＥＭＩ・ＢＦ₄ ：１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート
ＤＭＩ・ＢＦ₄ ：１，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート
ＰＣ：プロピレンカーボネート
ＥＣ：エチレンカーボネート
ＤＭＣ：ジメチルカーボネート
ＥＭＣ：エチルメチルカーボネート
ＳＬ：スルホラン

表１から明らかなように、本発明の実施例１〜１４の電解液を使用した電気化学キャパシタは、比較例１〜４の電解液を使用した電気化学キャパシタに比べて自己放電特性及び容量保持率が高い。よって、本発明の電解液は、電気化学キャパシタの経時的な性能劣化を飛躍的に改善し、高信頼性の電気化学キャパシタを構成できることが明かである。なお、本発明の実施例１〜１４の電解液は、電気化学キャパシタに用いた場合で、電圧を継続的に印加した時にも、例えば、液漏れ防止用として用いるゴムパッキングを劣化させる程のアルカリ性を示すものとはならず、液漏れに対する信頼性の高いものとなる。

本発明の電解液は、耐電圧に優れていることから、この電解液を用いて作成した電気化学キャパシタは従来の電気化学キャパシタと比較して、経時的な性能劣化がごくわずかであるため、各種電子機器のメモリーバックアップ用、各種電源のバックアップ電源、太陽電池との組み合わせで使用される蓄電素子等の２次電池を代替する蓄電装置としてや大電流を必要とするモーター駆動用電源、電動工具等のパワーツール用電源、電気自動車用のパワー用電源用途に適用できる。

Claims

一般式（１）で表される電解質塩（Ａ）を含有してなることを特徴とする電気化学キャパシタ用電解液。
式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ⁴及びＲ⁵は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよい。Ｘ^-は、対アニオンを表す。
一般式（１）中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³がメチル基又はエチル基であって、同じであっても異なっていてもよく、Ｒ⁴及びＲ⁵が水素原子、メチル基又はエチル基であって、同じであっても異なっていてもよい請求項１に記載の電解液。
一般式（１）中、Ｒ¹がメチル基である請求項１又は２に記載の電解液。
一般式（２）で表されるイミダゾリウム塩（Ｂ１）及び一般式（３）で表されるイミダゾリウム塩（Ｂ２）の含有量が、一般式（１）で表される電解質塩（Ａ）、（Ｂ１）及び（Ｂ２）の合計モル数に対して１０モル％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の電解液。
式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴及びＸ^-は一般式（１）と同じであり、Ｙ¹はカルボキシ（−ＣＯ₂Ｈ）基又はカルボキシオキシ（−ＯＣＯ₂Ｈ）基、Ｙ²はカルボキシレート（−ＣＯ₂ ^-
）基又はカルボキシレートオキシ（−ＯＣＯ₂ ^-）基である。
式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＸ^-は一般式（１）と同じであり、Ｙ¹及びＹ²は式（２）
と同じである。
対アニオン（Ｘ^-）がＰＦ₆ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-、Ｎ（ＲｆＳＯ₃）₂ ^-、Ｃ（ＲｆＳＯ₃）₃ ^-、ＲｆＳＯ₃ ^-（Ｒｆは炭素数１〜１２のフルオロアルキル基）、Ｆ^-、ＣｌＯ₄ ^-、ＡｌＦ₄ ^-、ＡｌＣｌ₄ ^-、ＴａＦ₆ ^-、ＮｂＦ₆ ^-、ＳｉＦ₆ ^-、ＣＮ-又はＦ（ＨＦ）_n ^-（ｎは１〜４の数を表す）で表されるアニオンである請求項１〜４のいずれかに記載の電解液。
電解質塩（Ａ）が、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム及び１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種のカチオンを含んでなる請求項１〜５のいずれかに記載の電解液。
電解質塩（Ａ）が、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートである請求項１〜６のいずれかに記載の電解液。
さらに非水溶媒を含有してなる請求項１〜７のいずれかに記載の電解液。
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも１種の非水溶媒を含有してなる請求項１〜７のいずれかに記載の電解液。
請求項１〜９のいずれかに記載の電解液で含浸された分極性電極を有する電気化学キャパシタ。
請求項１〜９のいずれかに記載の電解液を用いて構成される電気二重層コンデンサ。