CN102790238A - 用于二次电池的电解液、二次电池、电子装置及电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于二次电池的电解液、二次电池、电子装置及电动工具。所述二次电池包括正极、负极以及电解液，所述电解液包含含氮芳族化合物，其中所述含氮芳族化合物包含含有一个或两个以上芳环的芳族骨架以及与所述一个或两个以上芳环结合且由下式（1）表示的一个或两个以上含氮官能团：其中X表示C或P；Y表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X和Y中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构，且z是2或3。

Description

用于二次电池的电解液、二次电池、电子装置及电动工具
技术领域
本发明涉及用于二次电池的电解液，使用所述用于二次电池的电解液的二次电池，以及各自使用所述二次电池的电子装置、电动工具、电动车辆和电力储存系统。
背景技术
近年来，已经广泛使用了由移动电话、个人数字助理（PDA）等代表的电子装置，且强烈需要实现其甚至更小型化、轻质化和长寿命。遵循这个，推进了作为电源的电池，特别是小尺寸且轻质的且由其可获得高能量密度的二次电池的开发。近来，关于这种二次电池，还研究了不仅将其应用于上述电子装置，而且应用于由电动工具如动力钻机、电动车辆如电动汽车和电力储存系统如家用电力服务器代表的各种应用。
作为二次电池，广泛提议了使用各种充放电原理的二次电池。尤其是，将利用锂离子的嵌入和脱嵌的锂离子二次电池看作是有希望的。这是因为，可以获得比铅蓄电池或镍镉电池等更高的能量密度。
二次电池配备有电解液与正极和负极，且所述正极和所述负极分别包含正极活性物质和负极活性物质。为了获得高电池容量，将Li复合氧化物如LiCoO2用作正极活性物质，并且还将碳材料如石墨用作负极活性物质。
通常，在2.5V至4.2V的运行电压下使用这种二次电池。即使在单电池中也可以将运行电压提高至4.2V的原因在于下述事实，正极和负极通过隔膜相互隔开，或者将电解液的组成电化学稳定化。
现在，在目的在于甚至大大提高二次电池的性能并扩展其应用时，为了大大提高电池容量，经研究，使得充电电压高于4.2V，从而使得正极活性物质可具有高能量密度。
然而，如果使充电电压高于4.2V，则特别是在高温环境中在正极表面附近中电解液被氧化且发生分解，因此，作为二次电池重要特性的循环特性容易下降。在所述情况下，因电解液的分解反应而在电池内产生气体，并且产生电池膨胀和液体泄漏且在场合需要时产生电池爆炸等，因此，也存在安全性下降的可能性。
因而，为了改善循环特性等，提议了通过金属氧化物来覆盖正极的表面或正极活性物质的表面（参见，例如，日本专利号3172338和JP-A-2000-195517）。据此，由于过渡金属难以从正极溶出至电解液中，所以改善了电池寿命。
另外，为了改善高温特性等，提议了在电极中添加邻苯二甲酰亚胺化合物或腈衍生物等（参见，例如，JP-A-2002-270181和JP-A-2005-072003）。在前一种情况下，由于已经溶出至电解液中的邻苯二甲酰亚胺化合物吸附在正极或负极的表面上，所以在正极中抑制了过渡金属的溶出，且在负极中也抑制了过渡金属的析出。在后一种情况下，为了抑制电池膨胀，将环状或链状酯和内酯等的混合溶剂与腈衍生物一起使用。
此外，为了提高在高温环境中的循环特性、储存特性、膨胀特性等，提议了在电解液中添加具有氮作为构成元素的芳族化合物（参见，例如，US-A-2009/0035646、JP-A-2001-093571、JP-A-07-003101和JP-A-05-029019）。作为这种芳族化合物，使用联吡啶、三乙胺或者1,8-双(二甲基氨基)萘或其衍生物等。
发明内容
为了改善在为了提高电池容量而提高充电电压的情况下引起的问题，已经进行了各种研究。然而，很难说已经制定了足够的对策。特别地，在考虑到安全性时，如果将添加剂添加至电解和电解液等中，则添加剂在电池内发生反应而形成电阻体（电阻器，resistor），从而使得特别地，循环特性在高温环境中容易下降。因而，强烈需要获得用于使得能够确保二次电池的高温特性，即，即使在高温环境中也能够确保循环特性的对策。
因此期望提供其各自能够提高高温特性的用于二次电池的电解液、二次电池、电子装置、电动工具、电动车辆和电力储存系统。
根据本发明实施方式的用于二次电池的电解液包含含氮化合物，其中所述含氮化合物包含含有一个或两个以上芳环的芳族骨架（aromaticskeleton）以及与所述一个或两个以上芳环结合且由下式（1）表示的一个或两个以上含氮官能团。另外，根据本发明实施方式的二次电池包含上述用于二次电池的电解液以及正极和负极。此外，根据本发明实施方式的电子装置、电动工具、电动车辆和电力储存系统使用上述二次电池。
Figure BDA00001625168900031
在式（1）中，X表示C或P；Y表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X和Y中的任意两个以上可相互结合来形成环结构；且z是2或3。
顺便提及，本文中提及的“芳族骨架”是指所谓的芳族化合物。另外，术语“与芳族骨架结合的一个或多个含氮官能团”是指作为芳族化合物的芳族骨架中的一个或多个氢基团被一个或多个含氮官能团取代。顺便提及，芳环数为1的芳族骨架的实例包括苯、吡咯、呋喃、噻吩、萘、蒽、菲、芴和杂芴；且芳环数为2个以上的芳族骨架的实例包括联苯和三联苯。
根据本发明实施方式的用于二次电池的电解液或二次电池，由于电解液包含上述含氮芳族化合物，所以抑制了在高温环境中电解液的分解反应，并且还抑制了电池内部的电阻增加。由此，可以提高高温特性。另外，在其各自使用上述二次电池的根据本发明实施方式的电子装置、电动工具、电动车辆和电力储存系统中，可以获得相同的效果。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的二次电池（圆筒型）的构造的截面图。
图2是放大地示出图1中所示的卷绕电极体的一部分的截面图。
图3是示出本发明实施方式的另一种二次电池（层压膜型）的构造的透视图。
图4是沿图3中所示的卷绕电极体的IV-IV线的截面图。
图5是表示通过XPS的SnCoC的分析结果的图。
具体实施方式
在下文中，将通过参考附图对本发明进行详细说明。顺便提及，以下列顺序进行说明。
1.二次电池
1-1.圆筒型
1-2.层压膜型
2.二次电池的应用
<1.二次电池>
<1-1.圆筒型>
图1和图2各自示出了本发明实施方式中的二次电池的截面构造，其中图2放大地示出了图1中所示的卷绕电极体20的一部分。
[二次电池的总体构造]
本文中描述的二次电池是例如其中通过锂离子的嵌入和脱嵌而获得电池容量的锂离子二次电池。这种二次电池是所谓的圆筒型，其中在基本上圆柱形电池壳11内部容纳卷绕电极体20（包含电解液）以及一对绝缘板12和13。在该卷绕电极体20中，通过隔膜23将正极21和负极22层压并卷绕。
电池壳11具有其中其一端关闭且另一端打开的中空结构且由例如Fe、Al、或其合金构成。顺便提及，可以在电池壳11的表面镀敷Ni等。分别设置一对绝缘板12和13，使得它们将卷绕电极体20垂直夹在其间并垂直于其卷绕周面延伸。
在电池壳11的开口端部处，通过垫圈17来填塞（caulk）电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置（PTC装置）16。据此，将电池壳11气密地密封。所述电池盖14由例如与电池壳11相同的材料构成。所述安全阀机构15和所述正温度系数装置16设置在所述电池盖14的内部，并且所述安全阀机构15通过正温度系数装置16而电连接至电池盖14。在该安全阀机构15中，当内压因内部短路或来自外部的加热等而达到固定值以上时，盘状板15A反转，由此切断所述电池盖14和所述卷绕电极体20之间的电连接。所述正温度系数装置16防止了由大电流而造成的异常生热。在该正温度系数装置16中，响应于温度升高，电阻增大。所述垫圈17由例如绝缘材料构成，且可以在其表面上涂布沥青。
可以在卷绕电极体20的中心上插入中心销24。将由导电材料例如Al等形成的正极引线25连接至正极21；而将由导电材料例如Ni等形成的负极引线26也连接至负极22。通过利用安全阀机构15等进行焊接而将正极引线25电连接至电池盖14；并通过利用电池壳11等进行焊接而将负极引线26也电连接至电池壳11。
[正极]
例如，正极21是其中将正极活性物质层21B设置在正极集电体21A的一个或两个表面上的正极。所述正极集电体21A由导电材料例如Al、Ni、不锈钢等形成。
所述正极活性物质层21B包含一种或两种以上能够嵌入和脱嵌锂离子的正极材料作为正极活性物质且根据需要可以进一步包含其他材料如正极粘合剂和正极导电剂。
正极材料优选为含Li的化合物。这是因为可获得高能量密度。这种含Li化合物的实例包括含有Li和过渡金属元素作为构成元素的复合氧化物以及含有Li和过渡金属元素作为构成元素的磷酸盐化合物。尤其是，过渡金属元素优选是Co、Ni、Mn和Fe中的任何一种或两种以上。这是因为可获得更高的电压。其化学式由例如LixMIO2或LiyMIIPO4表示。在式中，MI和MII各自表示一种或多种过渡金属元素；并且x和y的值随充放电状态而变化，且通常满足（0.05≤x≤1.10）和（0.05≤y≤1.10）的关系。
含有Li和过渡金属元素的复合氧化物的实例包括LixCoO2、LixNiO2、和由下式（20）表示的LiNi基复合氧化物。另外，含有Li和过渡金属元素的磷酸盐化合物的实例包括LiFePO4和LiFe1-uMnuPO4（u<1）。这是因为，可获得高容量并还可获得优异的循环特性。顺便提及，正极材料可以是除了上述材料以外的其他材料。
LiNi1-xMxO2...（20）
在式（20）中，M表示选自由下述组成的组中的至少一种成员：Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、Ti、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、Si、Ga、P、Sb和Nb；且x满足（0.005<x<0.5）的关系。
另外，正极材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物或导电聚合物。氧化物的实例包括二氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的实例包括二硫化钛和二硫化钼。硫族化物的实例包括硒化铌。导电聚合物的实例包括硫聚合物、聚苯胺和聚噻吩。
正极粘合剂可包含例如合成橡胶或聚合物材料中的任何一种或两种以上。合成橡胶的实例包括苯乙烯丁二烯基橡胶、氟基橡胶和乙烯丙烯二烯基橡胶（ethylene propylene diene based rubber）。聚合物材料的实例包括聚偏氟乙烯和聚酰亚胺。
正极导电剂包含例如碳材料中的任何一种或两种以上。碳材料的实例包括石墨、碳黑、乙炔黑和科琴黑。顺便提及，正极导电剂可以是金属材料或导电聚合物，只要其是具有导电性的材料即可。
[负极]
例如，负极22是其中将负极活性物质层22B设置在负极集电体22A的一个或两个表面上的负极。
所述负极集电体22A由导电金属材料例如Cu、Ni和不锈钢形成。优选的是，将该负极集电体22A的表面粗糙化。这是因为，由于所谓的锚固效应（anchor effect）而提高了负极活性物质层22B对负极集电体22A的粘附性。在所述情况下，可以在至少与负极活性物质层22B相对的区域中将负极集电体22A的表面粗糙化。用于实现粗糙化的方法的实例包括通过电解处理形成细颗粒的方法。本文中提及的电解处理是其中通过电解在电解槽中在负极集电体22A的表面上形成细颗粒，由此提供凹凸的方法。通过电解制造的铜箔通常称作“电解铜箔”。
负极活性物质层22B包含任何一种或两种以上能够嵌入和脱嵌锂离子的负极材料作为负极活性物质，且可以根据需要包含其他材料如负极粘合剂和负极导电剂。顺便提及，关于负极粘合剂和负极导电剂的细节例如与关于正极粘合剂和正极导电剂的细节相同。在该负极活性物质层22B中，例如，为了防止在充放电时发生Li金属的不期望析出，优选负极材料的可充电容量大于正极21的放电容量。
负极材料是例如碳材料。这是因为，在锂离子的嵌入和脱嵌时的晶体结构变化非常小，因此，可获得高能量密度和优异的循环特性，并且碳材料还充当负极导电剂。该碳材料的实例包括易石墨化碳、（002）面间距为0.37nm以上的难石墨化碳和（002）面间距不大于0.34nm的石墨。更具体地，列举了热解碳、焦炭、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧成材料、活性炭和碳黑。其中，焦炭的实例包括沥青焦、针状焦和石油焦。所述有机高分子化合物烧成材料是通过在合适的温度下将高分子化合物（聚合物化合物，polymer compound）如酚醛树脂和呋喃树脂烧成（碳化）而获得的材料。另外，所述碳材料可以是在不高于约1,000°C下进行了热处理的低结晶性碳或无定形碳。顺便提及，所述碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状或鳞片状中的任一种。
另外，负极材料是例如包含任何一种或两种金属元素或半金属元素的材料（基于金属的材料）。这是因为，可获得高能量密度。这样的基于金属的材料可以是金属元素或半金属元素的单质、合金或者化合物，或者可以为其两种以上。另外，该基于金属的材料可以是在其至少一部分中具有一种或两种以上相的材料。除了由两种以上金属元素构成的材料之外，合金还包括包含一种以上金属元素和一种以上半金属元素的材料。此外，合金可包含非金属元素。其结构的实例包括固溶体、共晶（低共熔混合物）、金属间化合物和其中其两种以上共存的结构。
金属元素或半金属元素的实例包括能够与Li一起形成合金的金属元素或半金属元素。具体地，金属元素或半金属元素为下列元素中的一种或两种以上。即，其实例包括Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd和Pt。尤其是，Si和Sn中的至少一种是优选的。这是因为，Si和Sn具有优异的嵌入和脱嵌锂离子的能力，因此可以获得高能量密度。
包含Si和Sn中的至少一种的材料可以为Si或Sn的单质、合金或化合物，或者可以是其两种以上。另外，所述材料可以是在其至少一部分中具有一种或两种以上相的材料。顺便提及，本文中提及的“单质”在通常意义上彻底是单质（可以包含痕量杂质）且其不总是指纯度为100%。
Si的合金是包含例如一种或两种以上下列元素作为除了Si以外的构成元素的材料。即，其实例包括Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb和Cr。Si的化合物的实例包括含有O或C作为除了Si以外的构成元素的材料。顺便提及，Si的化合物可以包含例如任何一种或两种以上关于Si的合金的上述元素作为除了Si以外的构成元素。
Si的合金或化合物的实例包括下列材料。即，其实例包括SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、以及TaSi2。并且，其实例包括VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv（0<v≤2）和LiSiO。顺便提及，SiOv中的v可以满足（0.2<v<1.4）的关系。
Sn的合金是包含例如一种或两种以上下列元素作为除了Sn以外的构成元素的材料。即，其实例包括Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb和Cr。Sn的化合物的实例包括含有O或C作为构成元素的材料。顺便提及，Sn的化合物可以包含例如任何一种或两种以上关于Sn的合金的上述元素作为除了Sn以外的构成元素。Sn的合金或化合物的实例包括SnOw（0<w≤2）、SnSiO3、LiSnO和Mg2Sn。
此外，作为含Sn的材料，例如，包含Sn作为第一构成元素且除此之外还包含第二构成元素和第三构成元素的材料是优选的。第二构成元素是例如下列元素中的一种或两种以上。即，其实例包括Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi和Si。第三构成元素是例如B、C、Al和P中的一种或两种以上。这是因为，当包含第二构成元素和第三构成元素时，可获得高电池容量和优异的循环特性。
尤其是，包含Sn、Co和C的材料（含SnCoC的材料）是优选的。例如，含SnCoC的材料具有C含量为9.9质量%至29.7质量%，且Sn和Co的含量比例（Co/(Sn+Co)）为20质量%至70质量%的组成。这是因为，在上述组成范围内可获得高能量密度。
这样的含SnCoC的材料具有包含Sn、Co和C的相，并且这种相优选为低结晶或无定形的。该相是可与Li发生反应的反应相，且通过所述反应相，可获得优异的循环特性。在将CuKα射线用作特定X射线且将扫描速度限定为1°/分钟的情况下，在衍射角2θ方面，通过该相的X射线衍射获得的衍射峰的半宽度优选为1.0°以上。这是因为，锂离子更顺利地嵌入和脱嵌，且也降低了与电解液的反应性。顺便提及，可以存在下述情况，除了低结晶性相或无定形相之外，所述含SnCoC的材料还包含含有各构成元素的单质或一部分的相。
可以通过比较在与Li发生电化学反应前后的X射线衍射图而容易地确定通过X射线衍射获得的衍射峰是否对应于可与Li反应的反应相。例如，当衍射峰的位置在与锂发生电化学反应前后发生变化时，可以确定衍射峰对应于可与Li反应的反应相。在所述情况下，例如，在2θ方面，在20°至50°的范围内观察到低结晶性或无定形反应相的衍射峰。这种反应相包含例如上述各构成元素且可以认为，该相主要因C的存在而低结晶化或无定形化。
在含SnCoC的材料中，优选的是，作为构成元素的C的至少一部分与作为其他构成元素的金属元素或半金属元素结合。这是因为，抑制了Sn等的凝聚或结晶。可以通过例如X射线光电子能谱（XPS）来确认元素的结合状态。在商购可获得的装置中，例如，作为软X射线，使用Al-Kα射线或Mg-Kα射线。在其中至少一部分C与金属元素或半金属元素等结合的情况中，C的1s轨道（C1s）的合成波的峰在低于284.5eV的区域出现。顺便提及，认为以使得在84.0eV处获得Au原子的4f轨道（Au4f）的峰的方式对能量进行校准。此时，通常，因为在材料表面上存在表面污染碳，所以将表面污染碳的C1s的峰设定在284.8eV处，且将该峰用作能量基准。在XPS测量中，由于C1s的峰的波形以包含表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的C的峰的形式获得，所以通过使用例如商购可获得的软件程序进行分析而将两个峰相互分离。在波形的分析中，将在最低结合能侧存在的主峰的位置用作能量基准（284.8eV）。
顺便提及，所述含SnCoC的材料根据需要可以进一步包含其他构成元素。这种其他构成元素的实例包括Si、Fe、Ni、Cr、In和N。
除了这种含SnCoC的材料之外，包含Sn、Co、Fe和C的材料（含SnCoFeC的材料）也是优选的。这种含SnCoFeC的材料的组成可以任意设定。例如，在将Fe的含量设定为低的情况下，其组成为下述：C的含量为9.9质量%至29.7质量%，Fe的含量为0.3质量%至5.9质量%，Sn和Co的含量比例（Co/(Sn+Co)）为30质量%至70质量%。此外，例如，在将Fe的含量设定为高的情况下，其组成为下述：C的含量为11.9质量%至29.7质量%，Sn、Co和Fe的含量比例（(Co+Fe)/(Sn+Co+Fe)）为26.4质量%至48.5质量%，且Co和Fe的含量比例（Co/(Co+Fe)）为9.9质量%至79.5质量%。这是因为，在上述组成范围内，可获得高能量密度。这种含SnCoFeC的材料的物理性质（例如半宽度等）与上述含SnCoC的材料相同。
另外，其他负极材料可以为例如金属氧化物或高分子化合物。金属氧化物的实例包括氧化铁、氧化钌和氧化钼。高分子化合物的实例包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。
可以例如通过涂布法、气相法、液相法、喷涂法或烧成法（烧结法），或者这些方法中的两种以上的组合方法来形成负极活性物质层22B。本文中提及的涂布法是例如其中在将粒状负极活性物质与粘合剂等混合之后，将混合物分散在溶剂如有机溶剂中并进行涂布的方法。所述气相沉积法的实例包括物理沉积法和化学沉积法。其具体实例包括真空气相沉积法、溅射法、离子镀法、激光消融法、热化学气相沉积法、化学气相沉积（CVD）法和等离子体化学气相沉积法。液相法的实例包括电镀法和无电电镀法（化学镀法，non-electrolytic plating method）。本文中提及的喷涂法是其中以熔融状态或半熔融状态对负极活性物质进行喷涂的方法。本文中提及的烧成法是例如其中在通过与涂布法相同的程序进行涂布之后，在高于粘合剂等的熔点的温度下对涂布的材料进行热处理的方法。关于烧成法，可以采用已知技术。其实例包括大气烧成法、反应烧成法和热压烧成法。
[隔膜]
隔膜23是将正极21和负极22相互隔开并且在防止发生由两个电极之间的接触引起的电流短路的同时可以使锂离子通过其中的多孔膜。这种隔膜23浸渍有液体电解质（电解液）。
这种隔膜23包含例如高分子化合物如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、芳族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚丙烯腈。
顺便提及，隔膜23可根据需要包含无机细颗粒。这种无机细颗粒是例如氧化物如Al2O3、SiO2、MgO、TiO2和ZrO2。这种无机细颗粒可以单独或者以其两种以上的混合物使用。
特别地，隔膜23可以由一种高分子化合物形成，或者可以由两种以上高分子化合物形成。由一种高分子化合物形成的隔膜23是例如由聚乙烯的多孔膜制成的单层膜等。
另一方面，由两种以上高分子化合物形成的隔膜23可以例如具有由两种以上高分子化合物在厚度方向上的层压体构成的多层结构（层压型）。可替换地，隔膜23可以例如具有由两种以上具有相互不同组成的高分子化合物在厚度方向上构成的单层结构（混合型）。层压型的隔膜23是例如其中在厚度方向上层压两种以上高分子化合物膜（例如高分子膜）的隔膜，且其实例包括聚丙烯膜/聚乙烯膜/聚丙烯膜的层压体。混合型的隔膜23是例如其中高分子化合物的组成以聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的方式在厚度方向上变化的复合膜。在所述情况下，在每个阶段上述特定种类的高分子化合物的成分量都变浓。
[电解液]
这种隔膜23浸渍有作为液体电解质的电解液。这种电解液包含含氮芳族化合物以及溶剂和电解质盐，且如果需要，其可以包含其他材料如各种添加剂。
[含氮芳族化合物]
这种含氮芳族化合物包含含有一个或两个以上芳环的芳族骨架以及与所述一个或两个以上芳环结合且由下式（1）表示的一个或两个以上含氮官能团。
Figure BDA00001625168900111
在式（1）中，X表示C或P；Y表示由一种或两种以上下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X和Y中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；且z是2或3。
电解液包含含氮芳族化合物的原因在于下述情况：与不包含含氮芳族化合物的情况相比，在高温环境中抑制了电解液的分解反应。另外，这是因为，在充放电时在正极21和负极22中的每一个附近产生的游离阿仑尼乌斯酸（Arrhenius acid）快速减少，使得还抑制了在电池内部中电阻的增加。
关于这种含氮芳族化合物的化学结构的细节如下。
首先，所述含氮芳族化合物包含芳族骨架作为基本骨架，且所述芳族骨架包含一个或两个以上芳环。只要这种芳族骨架包含一个或两个以上芳环，则其可以为单环如苯和吡咯，或者可以为两个以上苯环等的稠环或其中两个苯环等通过单键相互结合的非稠环。当然，所述芳族骨架可包含两种以上上述系列环的混合物。
芳环数为1个的芳族骨架的实例包括苯、吡咯、呋喃、噻吩、萘、蒽、菲、芴和杂芴。芳环数为2个以上的芳族骨架的实例包括联苯和三联苯。本文中提及的杂芴是其中置于芴的两个苯环之间的C被O、S、Se、Te等取代的化合物。当然，芳族骨架的种类可以是除了上述以外的其他化合物，只要其是芳族化合物即可。尤其是，芳族骨架优选为萘、联苯、菲、芴或杂芴。这是因为可以获得更高的效果。
其次，在含氮芳族化合物中，含氮官能团结合至芳环，即芳环中的氢基团被含氮官能团取代。
构成含氮官能团的Y是由一种或两种以上下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组。为此，Y可以是由一种元素构成的基团如-H、-F、-Cl和-Br，或者可以是由两种以上元素构成的基团如-NH2。此外，作为由两种以上元素构成的基团的Y可以是例如卤代的烃基、-CN等，或者可以是在途中具有-O-、>C=O、-C(=O)O-等中的一个或两个以上的烃基、卤代的烃基等。烃基的实例包括烷基、烯基、炔基、环己基和芳基。卤代的烃基的实例包括通过利用卤素基团取代上述烷基等中的至少一个氢基团而获得的基团且卤素基团的实例包括氟基团、氯基团和溴基团。Y的数目（z）根据X的种类确定。即，在X是C的情况下，z为2，且在X是P的情况下，z为3。每个Y可以为与每个其他Y相同或不同的基团。顺便提及，X和Y可以相互结合来形成环或者每个Y可以与每个其他Y结合来形成环。
只要芳族骨架包含一个或两个以上芳环，其就可以与一个或多个芳环一起包含连接基团等；然而，一个或多个含氮官能团总是结合至一个或多个芳环。这种连接基团的实例包括其各自插入在两个芳环之间的亚烷基、亚烯基和亚炔基。
Y可以是供电子基团（electron donating group）或吸电子基团（electronwithdrawing group），且尤其是，Y优选为供电子基团。这是因为可获得更高的效果。本文中提及的供电子基团是例如包含一种或两种以上的下述元素作为构成元素的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，且所述基团包括具有任意碳数的烃基如烷基、亚烷基、烯基、炔基和芳基，氨基（-NH2），单烷基氨基（-NHR），二烷基氨基（-NR2），巯基（-SH）和硫化物基团（-SR）。另外，供电子基团可以是在其分子中通过结合两种以上上述系列的基团而获得的基团（复合官能团）如具有氨基的烃基等。此外，供电子基团还可以是在其分子中具有卤素基团如氟基团（-F）、氯基团（-Cl）、溴基团（-Br）和碘基团（-I），酰基（-OCR），烷氧基（-OR）等的烃基。在上述之中，R是烷基且其碳数是任意的。尤其是，作为供电子基团的Y优选为二烷基氨基和芳基中的至少一种。顺便提及，吸电子基团是例如卤代的烃基如三氟甲基（-CF3）。
虽然含氮官能团的数目没有特别限制，但是其特别优选为2以上。这是因为可获得更高的效果。
含氮官能团与芳环结合的位置没有特别限制。具体地，将芳环数为1（芳族骨架是萘）且含氮官能团的数目为2的情况作为实例。在所述情况下，在构成萘的两个环中（此处，苯环），可以将两个含氮官能团仅结合至一个环，可以将含氮官能团仅结合至另一个环或者可以将每个含氮官能团结合至每个环。例如，在芳族骨架是稠环如萘的情况下，本文中提及的“环”是指如上所述构成萘的两个苯环中的每一个。另外，在芳族骨架是非稠环如联苯的情况下，“环”是指通过单键相互连接的两个苯环中的每一个。
尤其是，在不仅芳环包含两个以上环，而且含氮官能团的数目为2以上的情况下，优选的是，将含氮官能团结合至所述两个以上环的至少两个环中的每个环。即，在含氮官能团的数目为2以上的情况下，优选的是，其至少两个含氮官能团在相互不同的环中单独存在。具体地，将环（此处，苯环）的数目为2（芳族骨架是萘）的情况作为实例。在含氮官能团的数目为2的情况下，优选的是，将第一含氮官能团结合至一个环，而将第二含氮官能团结合至另一个环。另外，将环的数目为3（芳族骨架是菲）的情况作为实例。在含氮官能团的数目为2的情况下，优选的是，将第一含氮官能团结合至三个环中的一个，而将第二含氮官能团结合至剩余两个环中的一个（无论哪个环）。顺便提及，在环的数目为2的情况下，在含氮官能团的数目为3的情况下，可以将第三含氮官能团结合至两个环中的任一个环。
顺便提及，所述两个以上含氮官能团的位置关系没有特别限制。尤其是，优选的是，在相互不同的环中存在的两个含氮官能团之间的距离尽可能地小。更具体地，例如，使得碳原子的数目变得最小的从结合一个含氮官能团的环中的碳原子到结合另一个含氮官能团的其他环中的碳原子计数的值优选为2至4。这是因为，与碳原子数大于4的情况相比，可获得更高的效果。
第三，含氮芳族化合物可以与上述芳族骨架和一个或多个含氮基团一起包含一个或两个以上取代基。在所述情况下，一个或两个以上芳环中的一个或多个氢基团被取代基取代。在含氮芳族化合物中，取代基可以包含在所述一个或两个以上芳环的任意芳环中。此处，将芳环的环数为2（芳族骨架是萘）的情况作为实例。在取代基的数目为2的情况下，所述两个取代基可以包含在相同环中或者每一个取代基可以包含在相互不同的环中。
这种取代基是例如由一种或两种以上下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组。在取代基的数目为2以上的情况下，每个取代基可以是与每个其他取代基相同或不同的基团。另外，任意两个以上取代基可以相互结合来形成环。尽管取代基的种类没有特别限制，但是例如，其是与对于Y在上文所述的基团相同的基团。
这种含氮芳族化合物包含例如由下式（2）至（5）表示的化合物中的至少一种。这是因为，其可以容易地合成且还可以获得优异的效果。
Figure BDA00001625168900141
在式（2）中，X1和X2各自表示C或P；Y1、Y2、R1和R2各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X1、X2、Y1、Y2、R1和R2中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z1和z2各自为2或3；并且a1、a2、b1和c1各自表示整数且分别满足a1≥0、a2≥0、b1≥0和c1≥0的关系，条件是（a1+a2）≥1。
Figure BDA00001625168900142
在式（3）中，X3和X4各自表示C或P；Y3、Y4、R3和R4各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X3、X4、Y3、Y4、R3和R4中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z3和z4各自为2或3；并且a3、a4、b2和c2各自表示整数且分别满足a3≥0、a4≥0、b2≥0和c2≥0的关系，条件是（a3+a4）≥1。
Figure BDA00001625168900151
在式（4）中，X5至X7各自表示C或P；Y5至Y7和R5至R7各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X5至X7、Y5至Y7和R5至R7中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z5至z7各自为2或3；并且a5至a7、b3、c3和d3各自表示整数且分别满足a5≥0、a6≥0、a7≥0、b3≥0、c3≥0和d3≥0的关系，条件是（a5+a6+a7）≥1。
Figure BDA00001625168900152
在式（5）中，X8和X9各自表示C或P；Y8、Y9、和R8至R10各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X8、X9、Y8、Y9、和R8至R10中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；M1表示C、O、S、Se或Te；z8和z9各自为2或3；并且a8、a9、b4、c4和d4各自表示整数且分别满足a8≥0、a9≥0、b4≥0、c4≥0和d4≥0的关系，条件是（a8+a9）≥1。
含氮芳族化合物的基本骨架分别为：在式（2）中是萘，在式（3）中是联苯，在式（4）中是菲且在式（5）中是芴（M1=C）或杂芴（M1=O、S、Se或Te）。
顺便提及，关于X1至X9、Y1至Y9、和z1至z9的细节分别与式（1）中的X、Y、和z的细节同义。在式（2）中，含氮官能团的数目（a1和a2）满足a1≥0且a2≥0的关系且还满足（a1+a2）≥1的关系。即，含氮芳族化合物总是具有一个以上含氮官能团。关于式（3）至（5）中的a3至a9，这也是相同的。
式（2）至（5）中所示的R1至R9各自是上述取代基。顺便提及，在式（2）中，取代基的数目（b1和c1）满足b1≥0且c1≥0的关系。即，取代基可以存在或不存在。关于式（3）至（5）中的b2至b4、c2至c4、d3和d4，这也是相同的。
尤其是，由式（2）至（5）表示的含氮芳族化合物优选为由下式（6）至（13）表示的化合物中的至少一种。这是因为可获得更高的效果。
Figure BDA00001625168900161
在式（6）中，X10和X11各自表示C或P；Y10、Y11、R11和R12各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X10、X11、Y10、Y11、R11和R12中任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z10和z11各自为2或3；并且b5和c5各自表示整数且满足b5≥0和c5≥0的关系。
Figure BDA00001625168900162
在式（7）中，X12和X13各自表示C或P；Y12、Y13、R13和R14各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X12、X13、Y12、Y13、R13和R14中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z12和z13各自为2或3；并且b6和c6各自表示整数且满足b6≥0和c6≥0的关系。
Figure BDA00001625168900171
在式（8）中，X14和X15各自表示C或P；Y14、Y15、和R15至R17各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X14、X15、Y14、Y15、和R15至R17中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z14和z15各自为2或3；并且b7、c7和d7各自表示整数且满足b7≥0，c7≥0和d7≥0的关系。
Figure BDA00001625168900172
在式（9）中，X16和X17各自表示C或P；Y16、Y17、和R18至R20各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X16、X17、Y16、Y17、和R18至R20中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；M2表示C、O、S、Se或Te；z16和z17各自为2或3；并且b8、c8和d8各自表示整数且满足b8≥0，c8≥0和d8≥0的关系。
Figure BDA00001625168900173
在式（10）中，X18至X21各自表示C或P；Y18至Y21、R21、和R22各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X18至X21、Y18至Y21、R21、和R22中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z18至z21各自为2或3；并且b9和c9各自表示整数且满足b9≥0和c9≥0的关系。
Figure BDA00001625168900181
在式（11）中，X22至X25各自表示C或P；Y22至Y25、R23、和R24各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X22至X25、Y22至Y25、R23、和R24中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z22至z25各自为2或3；并且b10和c10各自表示整数且满足b10≥0和c10≥0的关系。
Figure BDA00001625168900182
在式（12）中，X26至X29各自表示C或P；Y26至Y29和R25各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X26至X29、Y26至Y29、和R25中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z26至z29各自为2或3；并且b11表示整数且满足b11≥0的关系。
Figure BDA00001625168900191
在式（13）中，X30至X35各自表示C或P；Y30至Y35、R26、和R27各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X30至X35、Y30至Y35、R26、和R27中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z30至z35各自为2或3；并且b12和c12各自表示整数且满足b12≥0和c12≥0的关系。
由式（6）和（10）表示的含氮芳族化合物对应于式（2）。由式（7）和（11）表示的含氮芳族化合物对应于式（3）。由式（8）、（12）和（13）表示的含氮芳族化合物对应于式（4）。由式（9）表示的含氮芳族化合物对应于式（5）。
顺便提及，关于X10至X35、Y10至Y35、和z10至z35的细节分别与式（1）中的X、Y、和z的细节同义。式（6）至（13）中所示的R11至R27各自为上述取代基。在式（6）中，取代基的数目（b5和c5）满足b5≥0和c5≥0的关系。即，取代基可以存在或不存在。关于式（7）至（13）中的b6至b12、c6至c12、d7、和d8，这也是相同的。
更具体地，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（14-1）至（14-33）表示的化合物中的至少一种。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是苯。
Figure BDA00001625168900201
Figure BDA00001625168900211
Figure BDA00001625168900221
Figure BDA00001625168900231
另外，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（15-1）至（15-7）表示的化合物中的至少一种。然而，在式（15-1）至（15-7）中所示的M3表示N、O或S。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是吡咯（M3=N）、呋喃（M3=O）、或噻吩（M3=S）。
Figure BDA00001625168900241
另外，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（16-1）至（16-42）表示的化合物中的至少一种。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是萘。
Figure BDA00001625168900251
Figure BDA00001625168900261
Figure BDA00001625168900271
Figure BDA00001625168900291
另外，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（17-1）至（17-9）表示的化合物中的至少一种。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是联苯。
另外，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（18-1）至（18-8）表示的化合物中的至少一种。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是菲。
Figure BDA00001625168900311
另外，含氮芳族化合物的具体实例是由下式（19-1）至（19-20）表示的化合物中的至少一种。这种含氮芳族化合物的芳族骨架是杂芴。
Figure BDA00001625168900321
Figure BDA00001625168900331
特别地，在上述系列的含氮芳族化合物的具体实例中，对应于式（2）至（5）中的任一种或式（6）至（13）中的任一种的化合物是优选的。这是因为可获得更高的效果。
此处，对在上述两个含氮官能团之间的碳原子的数目进行具体描述。当进行举例时，使得碳原子的数目变得最小的从结合一个含氮官能团的环中的碳原子到结合另一个含氮官能团的其他环中的碳原子计数的碳原子的数目分别为：在式（16-5）中为3，在式（16-14）中为4，在式（16-16）中为5且在式（16-15）中为6。
尽管含氮芳族化合物在电解液中的含量没有特别限制，但是其为0.0001重量%至15重量%，优选0.001重量%至10重量%且更优选0.01重量%至5重量%。这是因为可获得更高的效果。
[溶剂]
例如，溶剂包含非水溶剂如下列有机溶剂中的任何一种或两种以上。即，其实例包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷和四氢呋喃。并且，其实例包括2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、1,3-二噁烷和1,4-二噁烷。并且，其实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。另外，其实例包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和N-甲基噁唑烷酮。另外，其实例包括N,N′-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯、以及二甲亚砜。这是因为，可以获得优异的电池容量、循环特性和储存特性等。
尤其是，选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯组成的组中的至少一种成员是优选的。这是因为，可以获得更优异的特性。在所述情况下，具有高粘度（高介电常数）的溶剂（例如，相对介电常数ε≥30）如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯与具有低粘度的溶剂（例如粘度≤1mPa·s）如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合是更优选的。这是因为，提高了电解质盐的离解性能和离子的迁移率。
特别地，优选的是，所述溶剂包含不饱和碳键环状碳酸酯（unsaturatedcarbon-bonding cyclic carbonate）。这是因为，在充放电时在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此抑制了电解液的分解反应。不饱和碳键环状碳酸酯是具有一个或两个以上不饱和碳键的环状碳酸酯，且其实例包括碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯基亚乙酯（vinylethylene carbonate）。顺便提及，不饱和碳键环状碳酸酯在非水溶剂中的含量为例如0.01重量%至10重量%。这是因为，抑制了电解液的分解反应而未将电池容量降低得太多。
另外，优选的是，溶剂包含卤代链状碳酸酯和卤代环状碳酸酯中的至少一种。这是因为，在充放电时在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此抑制了电解液的分解反应。卤代链状碳酸酯是具有一个或两个以上卤素作为构成元素的链状碳酸酯，且卤代环状碳酸酯是具有一个或两个以上卤素作为构成元素的环状碳酸酯。卤素基团的种类没有特别限制。尤其是，氟基团、氯基团和溴基团是优选的，且氟基团是更优选的。这是因为可以获得高的效果。关于卤素基团的数目，2比1更优选，此外，卤素基团的数目可以为3以上。这是因为，形成了更牢固且更稳定的保护膜，因此大大抑制了电解液的分解反应。卤代链状碳酸酯的实例包括碳酸氟甲基甲酯（碳酸氟甲酯甲酯，fluoromethyl methyl carbonate）、碳酸双(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲酯（碳酸二氟甲酯甲酯，difluoromethyl methyl carbonate）。卤代环状碳酸酯的实例包括4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮。顺便提及，卤代链状碳酸酯和卤代环状碳酸酯在溶剂中的含量为例如0.01重量%至50重量%，且优选0.01重量%至30重量%。这是因为，抑制了电解液的分解反应而未将电池容量降低得太多。
另外，溶剂可包含磺内酯（环状磺酸酯）。这是因为，提高了电解液的化学稳定性。磺内酯的实例包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。顺便提及，非水溶剂中磺内酯的含量是例如0.5重量%至5重量%。这是因为，抑制了电解液的分解反应而未将电池容量降低得太多。
此外，溶剂可以包含酸酐。这是因为更加提高了电解液的化学稳定性。酸酐的实例包括二羧酸酐、二磺酸酐和羧酸磺酸酐（磺基羧酸酐，carboxylicsulfonic anhydride）。二羧酸酐的实例包括琥珀酸酐、戊二酸酐和马来酸酐。二磺酸酐的实例包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。羧酸磺酸酐的实例包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐和磺基丁酸酐。顺便提及，酸酐在非水溶剂中的含量是例如0.5重量%至5重量%。这是因为，抑制了电解液的分解反应而未将电池容量降低得太多。
[电解质盐]
例如，电解质盐包含下列Li盐中的任何一种或两种以上。然而，电解质盐可以是除了Li盐以外的其他盐（例如除了Li盐以外的轻金属盐）。
Li盐的实例包括LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiB（C6H5）4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiAlCl4、Li2SiF6、LiCl和LiBr。这是因为可获得优异的电池容量、循环特性和储存特性等。尤其是，选自由LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6组成的组中的至少一种成员是优选的，且LiPF6是更优选的。这是因为，降低了内部电阻，因此可获得更高的效果。
另外，Li盐可以是例如由下式（21）和（22）表示的化合物中的至少一种。这是因为可获得更高的效果。
LiPFa(CmF2m+1)6-a...（21）
在式（21）中，a表示0至5的整数；且n表示1以上的整数。
LiBFb(CnF2n+1)4-b...（22）
在式（22）中，b表示0至3的整数；且n表示1以上的整数。
由式（21）表示的Li盐是通过利用全氟烷基取代LiPF6中的一部分F而获得的化合物。这种Li盐的具体实例包括LiPF3(CF3)3、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(n-C3F7)3、LiPF3(i-C3F7)3、LiPF3(n-C4F9)3、LiPF3(i-C4F9)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(n-C3F7)2、LiPF4(i-C3F7)2、LiPF4(n-C4F9)2和LiPF4(i-C4F9)2。
由式（22）表示的Li盐是通过利用全氟烷基取代LiBF4中的一部分氟而获得的化合物。这种Li盐的具体实例包括LiBF3(CF3)、LiBF3(C2F5)、LiBF3(C3F7)、LiBF2(C2F5)2和LiB(CF3)4。
另外，所述Li盐可以是例如由下式（23）表示的化合物。这是因为可获得更高的效果。顺便提及，m和n可以是相互相同的值或不同的值。关于p、q和r，这也是相同的。然而，电解质盐的种类不限于下述那些电解质盐，而是可以是其他电解质盐。
Figure BDA00001625168900361
在式（23）中，R28表示碳数为2至4的直链或支链的全氟亚烷基。
由式（23）表示的化合物是环状酰亚胺化合物。这种化合物的具体实例包括由下式（23-1）至（23-4）表示的化合物。
Figure BDA00001625168900362
电解质盐的含量没有特别限制。尤其是，相对于溶剂，其优选为0.3mol/kg以上且不大于3.0mol/kg。这是因为可以获得高离子传导率。
[二次电池的运行]
在该二次电池中，例如，在充电时，通过电解液在负极22中嵌入从正极21脱嵌的锂离子，而在放电时，通过电解液在正极21中嵌入从负极22脱嵌的锂离子。在所述情况下，为了获得高电池容量，期望将充电终止电压（charge termination voltage）（完全充电状态下的开路电压）设定为4.25V以上且优选4.25V至6.00V。
[二次电池的制造方法]
该二次电池例如通过下列程序制造。
在制造正极21的情况下，将正极活性物质与可选的正极粘合剂、正极导电剂等混合以形成正极混合物。随后，将所述正极混合物分散在有机溶剂等中以获得糊膏状正极混合物浆料。随后，将所述正极混合物浆料涂布在正极集电体21A的两个表面上，然后将其干燥以形成正极活性物质层21B。随后，在根据需要进行加热的同时，通过辊压机等对所述正极活性物质层21B进行压缩成型。在所述情况下，可以重复进行压缩成型多次。
负极22的制造程序例如与上述正极21的制造程序相同。具体地，将负极活性物质与可选的负极粘合剂、负极导电剂等混合以形成负极混合物，然后，将其分散在有机溶剂等中以形成糊膏状负极混合物浆料。随后，将所述负极混合物浆料涂布在负极集电体22A的两个表面上，然后将其干燥以形成负极活性物质层22B。之后，根据需要对所述负极活性物质层22B进行压缩成型。
顺便提及，负极22可以通过与正极21不同的程序来制造。例如，通过采用气相法如气相沉积法将负极材料沉积在负极集电体22A的两个表面上，从而形成负极活性物质层22B。
在制备电解液的情况下，在将溶剂和含氮芳族化合物混合之后，将电解质盐溶解在其中。
在组装二次电池的情况下，通过采用焊接方法等将正极引线25安装在正极集电体21A中并且也将负极引线26安装在负极集电体22A中。随后，制备包含高分子化合物的隔膜23，经由隔膜23对正极21和负极22进行层压和卷绕以制造卷绕电极体20，然后，将中心销24插入到其卷绕中心中。随后，在夹在一对绝缘板12和13之间的同时将卷绕电极体20容纳在电池壳11的内部。在所述情况下，通过采用焊接方法等将正极引线25的尖端部安装在安全阀机构15中，并还将负极引线26的尖端部安装在电池壳11中。随后，将电解液注入到电池壳11的内部并浸渍在隔膜23中。随后，在通过垫圈17填塞时将电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置16固定至电池壳11的开口端部。
[二次电池的作用和效果]
根据这种圆筒型二次电池，由于电解液包含上述含氮芳族化合物，所以如上所述，抑制了在高温环境中电解液的分解反应并且还抑制了电池内部中的电阻增加。由此，可以提高高温特性。特别地，由于显著抑制了电解液的分解反应，所以即使当将充电终止电压设定为4.25V以上时，也可以获得相同的效果。
此外，只要含氮芳族化合物的芳族骨架是萘、联苯、菲、芴或杂芴，就能够获得更高的效果。另外，只要式（1）中的Y是供电子基团如二烷基氨基和芳基中的至少一种或者含氮官能团的数目为2以上，就能够获得更高的效果。此外，只要芳环包含两个以上的环并且使得碳原子的数目变得最小的从结合一个含氮官能团的环中的碳原子到结合另一个含氮官能团的其他环中的碳原子计数的值为2至4，就能够获得更高的效果。另外，只要含氮芳族化合物在电解液中的含量为0.0001重量%至15重量%，优选0.001重量%至10重量%且更优选0.01重量%至5重量%，就能够获得更高的效果。另外，只要电解液的溶剂包含0.01重量%至30重量%的卤代环状碳酸酯或者隔膜23为由两种以上高分子化合物形成的层压型或混合型，就能够获得更高的效果。
<1-2.层压膜型>
图3示出了本发明实施方式中的另一种二次电池的分解透视构造；而图4放大地示出了沿图3中所示的卷绕电极体30的IV-IV线的截面。在下文中，将根据需要引用已经描述的圆筒型二次电池的构成要素（构成元件，constituent element）。
[二次电池的总体构造]
此处所述的二次电池是所谓的层压膜型，其中，将卷绕电极体30容纳在膜状包装构件（封装构件，package member）40的内部中。在该卷绕电极体30中，经由隔膜35和电解质层36对正极33和负极34进行层压并将其卷绕。将正极引线31安装在正极33中，并且也将负极引线32安装在负极34中。通过保护带37保护该卷绕电极体30的最外周部。
将正极引线31和负极引线32各自在例如相同方向上从包装构件40的内部朝向外部引出。正极引线31例如由导电材料如Al形成，且负极引线32也例如由导电材料如Cu、Ni和不锈钢形成。这种材料例如以薄板状或网目状形成。
包装构件40是例如通过以该次序层压熔合层、金属层和表面保护层而获得的层压膜。在该层压膜中，例如，以使得熔合层与卷绕电极体30相对的方式，通过熔合或利用胶粘剂将膜状的两个熔合层的相应外缘部相互粘合。所述熔合层是例如由聚乙烯、聚丙烯等制成的膜。所述金属层是例如Al箔等。所述表面保护层是例如由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。
尤其是，包装构件40优选为通过以该次序层压聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜而获得的铝层压膜。然而，所述包装构件40可以是具有其他层压结构的层压膜，或者可以是由聚丙烯等制成的聚合物膜或金属膜。
为了防止发生外部空气的侵入，将接触膜41插入到包装构件40与正极引线31和负极引线32中的每一个之间。该接触膜41由对于正极引线31和负极引线32中的每一个具有粘附性的材料形成。这种材料的实例包括聚烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯。
正极33是例如在正极集电体33A的两个表面上设置正极活性物质层33B的正极。负极34是例如在负极集电体34A的两个表面上设置负极活性物质层34B的负极。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A和负极活性物质层34B的构造分别与正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A和负极活性物质层22B的构造相同。另外，隔膜35的构造与隔膜23的构造相同。
电解质层36是其中通过高分子化合物保持电解液的电解质层并且可以根据需要包含其他材料如添加剂。所述电解质层36是所谓的凝胶状电解质。这是因为，不仅可以获得高离子传导率（例如，在室温下为1mS/cm以上）而且防止发生电解液的液体泄漏。
高分子化合物是例如下列聚合物材料中的任何一种或两种以上。即，其实例包括聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷和聚氟乙烯。此外，其实例包括聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯。另外，其实例包括偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。尤其是，聚偏氟乙烯以及偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物是优选的，并且聚偏氟乙烯是更优选的。这是因为这些材料是电化学稳定的。
电解液的组成与圆筒型二次电池的情况中相同并且其包含含氮芳族化合物。然而，在作为凝胶状电解质的电解质层36中，本文中提及的电解液的溶剂具有不仅包括液体溶剂而且包括具有离子传导性的溶剂使得其能够离解电解质盐的广泛概念。因此，在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下，在溶剂中也包含这种高分子化合物。
顺便提及，可以原样使用电解液来代替凝胶状电解质层36。在所述情况下，将电解液浸渍在隔膜35中。
[二次电池的运行]
在该二次电池中，例如，在充电时，经由电解质层36将从正极33脱嵌的锂离子嵌入在负极34中，且在放电时，经由电解质层36将从负极34脱嵌的锂离子嵌入在正极33中。在所述情况下，与圆筒型的情况类似，为了获得高电池容量，期望将充电时的电压设定为4.25V以上且优选4.25V至6.00V。
[二次电池的制造方法]
配备有该凝胶状电解质层36的二次电池例如根据下列三种程序制造。
在第一程序中，以与正极21和负极22中相同的制造程序来制造正极33和负极34。在所述情况下，在正极集电体33A的两个表面上形成正极活性物质层33B以制造正极33，并且也在负极集电体34A的两个表面上形成负极活性物质层34B以制造负极34。随后，准备了包含含有含氮芳族化合物的电解液、高分子化合物和溶剂如有机溶剂的前体溶液，然后，将所述前体溶液涂布在所述正极33和所述负极34上以形成凝胶状电解质层36。随后，通过采用焊接方法等，将正极引线31安装在正极集电体33A中，并且也将负极引线32安装在负极集电体34A中。随后，经由隔膜35对其上各自形成有电解质层36的正极33和负极34进行层压，并将其卷绕以制造卷绕电极体30，并且将保护带37粘附到其最外周部上。随后，将卷绕电极体30插入到两个膜状包装构件40之间，并且通过采用热熔合法等使得所述包装构件40的外缘部相互结合，从而将卷绕电极体30密封在其中。在所述情况下，将接触膜41插入到正极引线31和负极引线32中的每一个与包装构件40之间。
在第二程序中，将正极引线31安装在正极33中，并且还将负极引线32安装在负极34中。随后，经由隔膜35对正极33和负极34进行层压并将其卷绕，从而制造作为卷绕电极体30的前体的卷绕体，然后将保护带37粘附至其最外周部。随后，将所述卷绕体插入到两个膜状包装构件40之间，并且通过采用热熔合法等使得除了一边之外的外缘部相互粘合，从而将卷绕体容纳在袋状包装构件40的内部。随后，制备包含电解液、作为高分子化合物原料的单体和聚合引发剂以及可选的其他材料如聚合抑制剂的电解质组合物，并将其注入到袋状包装构件40的内部。之后，通过采用热熔合法等将所述包装构件40气密性密封。随后，将所述单体热聚合。由此，形成了高分子化合物，由此形成了凝胶状电解质层36。
在第三程序中，以与上述第二程序中相同的方式形成卷绕体并将其容纳在袋状包装构件40的内部，不同之处在于，使用其两个表面上都形成有高分子化合物的隔膜35。待涂布在该隔膜35上的高分子化合物的实例包括由偏二氟乙烯作为成分构成的聚合物（例如均聚物、共聚物、多元共聚物等）。其具体实例包括聚偏氟乙烯；由偏二氟乙烯和六氟丙烯作为成分构成的二元共聚物；以及由偏二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯作为成分构成的三元共聚物等。顺便提及，可以与由偏二氟乙烯作为成分构成的聚合物一起使用一种或两种以上其他高分子化合物。随后，制备了电解液并将其注入到包装构件40的内部中，然后，通过热熔合法等将包装构件40的开口气密性密封。随后，在对包装构件40施加重量的同时在加热时，通过高分子化合物使隔膜35与正极33和负极34中的每一个紧密接触。据此，由于将电解液浸渍在高分子化合物中，所以将高分子化合物凝胶化，由此形成电解质层36。
与第一程序相比，在该第三程序中，抑制了二次电池的膨胀。另外，与第二程序相比，在第三程序中，作为高分子化合物原料的单体、或溶剂等基本不残留在电解质层36中，因此，良好地控制了高分子化合物的形成步骤。因此，在正极33和负极34中的每一个与隔膜35和电解质层36中的每一个之间获得了足够的粘附性。
[二次电池的功能和效果]
根据该层压膜型二次电池，由于电解液具有与上述圆筒型二次电池相同的组成，所以出于相同的原因能够提高高温特性。特别地，在层压膜型中，在受因电解液的分解反应而产生的气体影响时容易产生电池膨胀，因此，能够抑制电池膨胀。其他作用和效果与圆筒型二次电池相同。
<2.二次电池的应用>
接下来，对二次电池的应用例进行说明。
该二次电池的应用没有特别限制，只要其与将二次电池用作驱动用电源、电力储存用电力储存源等的机器、设备、仪器、装置、系统（多个设备的组装等）相关即可。在其中将二次电池用作电源的情况中，可以将其用作主电源（优先使用的电源），或者可以将其用作辅助电源（代替主电源使用的电源，或者在由主电源转换时使用的电源）。在后一种情况中，主电源类型不限于二次电池。
二次电池的应用实例包括下列应用。即，其实例包括电子装置如摄像机、数码相机、移动电话、膝上型计算机、无线电话、立体声耳机（headphonestereo player）、便携式收音机、便携式电视和个人数字助理（PDA）。顺便提及，电子装置也包括生活用电器如电动剃须刀、储存装置如备份电源（backup electric power source）和存储卡、以及医疗电子装置如起搏器和助听器。另外，其实例包括电动工具如动力钻机和动力锯（power saw）。另外，其实例包括电动车辆如电动汽车（包括混合动力车）。另外，其实例包括电力储存系统如用于储存应急用电的家用电池系统等。
尤其是，二次电池可有效地用于电子装置、电动工具、电动车辆、电力储存系统等。这是因为，需要二次电池具有优异的特性，因此通过使用本发明的二次电池，可以设法有效地提高特性。顺便提及，电子装置是在使用二次电池作为运行用电源的同时执行各种功能（例如音乐重放等）的电子装置。电动工具是在使用二次电池作为驱动用电源的同时移动可移动部件（例如钻头等）的电动工具。电动车辆是在使用二次电池作为驱动用电源的同时运行（运转）的电动车辆，且如上所述，其可以为还装备有除了二次电池以外的驱动源的汽车（例如，混合动力车等）。电力储存系统是使用二次电池作为电力储存源的系统。例如，在家用电力储存系统中，在作为电力储存源的二次电池中储存电力，且考虑到根据情况消耗二次电池中储存的电力的事实，可以使用各种设备如家用电子产品。
实施例
在下文中对本发明的实施例详细地进行具体描述。
（实施例1-1至1-46）
根据下列程序制造了图1和图2中所示的圆筒膜型锂离子二次电池。
在制造正极21的情况中，将94质量份的正极活性物质（（LiCoO2）、3质量份的正极粘合剂（聚偏氟乙烯：PVDF）和3质量份的正极导电剂（作为无定形碳粉末的科琴黑）混合以形成正极混合物。随后，将正极混合物分散在有机溶剂（N-甲基-2-吡咯烷酮：NMP）中以制备糊膏状正极混合物浆料。随后，通过涂布装置将所述正极混合物浆料均匀地涂布在正极集电体21A（带状铝箔，厚度=20μm）的两个表面上，然后进行干燥，从而形成正极活性物质层21B。最后，通过辊压机对正极活性物质层21B进行压缩成型。
在制造负极22的情况中，将90质量份的负极活性物质（石墨）和10质量份的负极粘合剂（PVDF）混合以形成负极混合物。随后，将负极混合物分散在有机溶剂（NMP）中以制备糊膏状负极混合物浆料。随后，通过涂布装置将负极混合物浆料均匀地涂布在负极集电体22A（带状电解铜箔，厚度=15μm）的两个表面上，然后进行干燥，从而形成负极活性物质层22B。最后，通过辊压机对负极活性物质层22B进行压缩成型。在制造该负极22的情况下，对负极活性物质的填充量进行调节，使得在充电时锂金属不沉积在负极22上。
在制备电解液的情况中，在根据情况将混合溶剂与含氮芳族化合物混合之后，将电解质盐（LiPF6）溶解在其中。将含氮芳族化合物的种类分别示于表1和表2中。顺便提及，表1和表2各自所示的“碳数”为两个含氮官能团之间的碳数（最小值）。混合溶剂的组成由20/5/60/5/10的碳酸亚乙酯（EC）/碳酸亚丙酯（PC）/碳酸二甲酯（DMC）/碳酸甲乙酯（EMC）/4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮（FEC）构成。含氮芳族化合物在电解液中的含量为1重量%，并且电解质盐在电解液中的浓度为1.2mol/kg。
在组装二次电池时，将Al制正极引线25焊接至正极集电体21A，并且也将Ni制负极引线26焊接至负极集电体22A。随后，经由隔膜23对正极21和负极22进行层压并卷绕，并且通过胶粘带将卷绕端部固定以制造凝胶卷型（jelly roll type）卷绕电极体20（外径=17.5mm）。作为该隔膜23，使用由聚乙烯（PE）制成的单层多孔膜（厚度=16μm）。随后，将中心销24插入到卷绕电极体20的卷绕中心中。随后，在插入在一对绝缘板12和13之间的同时，将卷绕电极体20容纳在镀有Ni的Fe制电池壳11的内部中。在所述情况下，将正极引线25的尖端部焊接至安全阀机构15并将负极引线26的尖端部也焊接至电池壳11。随后，在减压系统中将电解液注入到电池壳11的内部并浸渍在隔膜23中。最后，在经由垫圈17填塞时将电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置16固定至电池壳11的开口端部。由此完成了圆筒型二次电池（18mm直径×65mm高度）。
作为二次电池的高温特性，对高温环境中的循环特性进行了检查。结果，获得了表1和表2中所示的结果。在所述情况下，在高温环境（在50°C下）中对二次电池进行一次充放电循环，由此测量放电容量，之后，在相同环境中对二次电池进行200次充放电循环，由此测量放电容量。根据该结果，根据下列表达式来计算容量保持率（%）。
容量保持率[%]={（在第200次循环时的放电容量）/（在第1次循环时的放电容量）}×100
在充电时，在1mA/cm2的电流密度下对二次电池进行恒流充电，直至电压达到4.2V；并且在4.2V的电压下对二次电池进一步进行恒压充电持续5小时。在放电时，在1mA/cm2的电流密度下对二次电池进行恒流放电，直至电压达到3.0V。
表1
表2
Figure BDA00001625168900451
在其中电解液包含含氮芳族化合物的情况下，与其中电解液不包含含氮芳族化合物的情况相比，容量保持率显著较高。特别地，在其中含氮芳族化合物包含多个含氮官能团的情况下，当碳数为2至4时，获得了更高的效果。
（实施例2-1至2-8）
以与实施例1-17中相同的程序制造了二次电池，不同之处在于，改变含氮芳族化合物的含量并对它们的高温特性进行检查。结果，获得了表3中所示的结果。
表3
即使当改变含氮芳族化合物的含量时，也获得了表1和表2中所示的相同结果。特别地，当含氮芳族化合物的含量为0.0001重量%至15重量%，优选0.001重量%至10重量%且更优选0.01重量%至5重量%时，获得了更高的容量保持率。
（实施例3-1至3-14）
以与实施例1-17或1-46中相同的程序制造二次电池，不同之处在于，改变电解液的混合溶剂的组成并对它们的高温特性进行检查。结果，获得了表4中所示的结果。除了FEC之外，还使用4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮（DFEC）作为卤代环状碳酸酯。
表4
Figure BDA00001625168900462
即使当改变电解液的组成时，也获得了表1和表2中所示的相同结果。特别地，当使用卤代环状碳酸酯（FEC或DFEC）时，容量保持率变得更高。
（实施例4-1至4-8）
以与实施例1-17或1-46中相同的程序制造二次电池，不同之处在于，改变隔膜23的构造并对它们的高温特性进行检查。结果，获得了表5中所示的结果。除了PE之外，还使用PVDF或聚丙烯（PP）作为隔膜23的形成材料。在层压型中，将各种材料的膜相互粘附以形成多层结构；并且在混合型中，对组成分布进行控制，使得每种成分在每个阶段都变浓。
表5
即使当改变隔膜23的构造时，也获得了表1和表2中所示的相同结果。特别地，当隔膜23的构造由层压型或混合型制成时，容量保持率变得更高。
（实施例5-1至5-14）
以与实施例1-17或1-46中相同的程序制造二次电池，不同之处在于，改变充电终止电压并对它们的高温特性进行检查。结果，获得了表6中所示的结果。
表6
Figure BDA00001625168900481
即使当改变充电终止电压时，也获得了表1和表2中所示的相同结果。特别地，当电解液包含含氮芳族化合物时，即使通过增加充电终止电压，也获得了高的容量保持率。
（实施例6-1至6-6）
以与实施例1-17或1-46中相同的程序制造二次电池，不同之处在于，改变负极活性物质的种类和负极活性物质层22B的形成方法并对它们的高温特性进行检查。结果，获得了表7中所示的结果。
在使用Si作为负极活性物质的情况下，通过采用电子束蒸发沉积法将硅沉积在负极集电体22A（电解铜箔：厚度=15μm）的两个表面上，从而形成负极活性物质层22B。在所述情况下，重复沉积步骤10次，从而将负极活性物质层22B的一侧上的厚度调节为6μm。
另外，通过采用涂布法来形成负极活性物质层22B。在所述情况下，遵循与使用石墨的情况中相同的程序，不同之处在于，将90质量份的负极活性物质（具有1μm中值直径的Si）和10质量份的负极粘合剂（PVDF）进行混合以形成负极混合物。
在使用含SnCoC的材料（SnCoC）作为负极活性物质的情况下，通过采用涂布法来形成负极活性物质层22B。在所述情况下，将Co粉末和Sn粉末合金化以形成CoSn合金粉末，然后向其中添加C粉末，接着进行干混合。随后，将10g的混合物与约400g具有9mm直径的钢球一起放置在由伊藤制作所（Ito Seisakusho Co.，Ltd）制造的行星式球磨机的反应容器中。随后，在将反应容器的内部置换为氩气氛之后，重复在250rpm的旋转速度下持续10分钟的旋转运行和持续10分钟的暂停，直至运行时间的总和达到20小时。随后，将反应容器冷却至室温并将反应物（SnCoC）取出，使其通过280目筛网，从而除去粗粉。
获得的SnCoC的组成分析揭示，Sn的含量为49.5质量%，Co的含量为29.7质量%，C的含量为19.8质量%且Sn和Co的比例（Co/(Sn+Co)）为37.5质量%。在那时，通过感应耦合等离子体（ICP）发射分析来测量Sn和Co各自的含量且通过碳/硫分析仪来测量C的含量。另外，作为通过X射线衍射分析含SnCoC的材料的结果，在2θ方面在20°至50°的范围内观察具有半宽度的衍射峰。此外，作为通过XPS分析SnCoC的结果，如图5中所示获得了峰P1。作为该峰P1的分析结果，获得了表面污染碳的峰P2和在低于前述的能量侧（低于284.5eV的区域）上的SnCoC中的C1s的峰P3。根据该结果，确认了，SnCoC中的C与其他元素结合。
在获得SnCoC之后，将80质量份负极活性物质（SnCoC）、8质量份负极粘合剂（PVDF）和12质量份负极导电剂（石墨和乙炔黑）（石墨=11质量份和乙炔黑=1质量份）混合以形成负极混合物。随后，将所述负极混合物分散在NMP中以形成糊膏状负极混合物浆料。最后，通过涂布装置将负极混合物浆料均匀地涂布在负极集电体22A（带状电解铜箔：厚度=15μm）的两个表面上，然后进行干燥，由此形成负极活性物质层22B。之后，通过辊压机对负极活性物质层22B进行压缩成型。
表7
Figure BDA00001625168900491
即使通过使用基于金属的材料（Si或SnCoC）作为负极活性物质，也获得了与使用碳材料的情况（参见表1和表2）中相同的结果。特别地，当使用基于金属的材料时，与使用碳材料（石墨）的情况中相比，容量保持率的增加率变大。
根据表1至表7中所示的结果，注意到，当电解液包含上述含氮芳族化合物时，即使在高温环境中也获得了优异的循环特性，因此，提高了高温特性。
尽管已经参考实施方式和运行实施例对本发明进行了描述，但是不应该理解为本发明限于上述实施方式和运行实施例，而是可以进行各种修改。例如，本发明的正极活性物质可类似地用于其中负极容量包括因锂离子的嵌入和脱嵌而引起的容量和遵循锂金属的析出和溶解的容量并且由那些容量的总和表示的锂离子二次电池。在所述情况下，以使得负极材料的可充电容量小于正极的放电容量的方式对锂离子二次电池进行设计。
另外，在实施方式和运行实施例中，尽管已经通过参考其中电池结构为圆筒型或层压膜型的情况或者其中电池元件具有卷绕结构的情况对本发明进行了描述，但是不应该理解为本发明限于此。本发明的锂离子二次电池可类似地用于其中二次电池具有其他电池结构如硬币型、方型和纽扣型的情况或者其中电池元件具有其他结构如层压结构的情况。
本发明包含与在2011年5月17日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-110723中所披露的内容相关的主题，由此将其全部内容并入本文作为参考。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素发生各种修改、组合、亚组合和改变，只要它们在所附权利要求书或其等价物的范围内。

Claims (21)

1.一种二次电池，包括：
正极；
负极；以及
电解液，所述电解液包含含氮芳族化合物，其中，
所述含氮芳族化合物包含含有一个或两个以上芳环的芳族骨架以及与所述一个或两个以上芳环结合且由下列式（1）表示的一个或两个以上含氮官能团：
Figure FDA00001625168800011
其中，X表示C或P，Y表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X和Y中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构，且z是2或3。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述芳族骨架是选自由萘、联苯、菲、芴和杂芴组成的组中的成员。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述式（1）中的Y是供电子基团。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述式（1）中的Y为二烷基氨基和芳基中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述含氮官能团的数目为2以上。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述芳环包含两个以上环，且一个或多个含氮官能团与所述两个以上环中的至少两个环的每个芳环结合，以及
使得碳原子的数目变得最小的从结合一个含氮官能团的环中的碳原子到结合另一个含氮官能团的其他环中的碳原子计数的值为2以上且不大于4。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述含氮芳族化合物包含由下列式（2）至（5）表示的化合物中的至少一种：
Figure FDA00001625168800021
其中，X1和X2各自表示C或P；Y1、Y2、R1和R2各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X1、X2、Y1、Y2、R1和R2中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z1和z2各自为2或3；并且a1、a2、b1和c1各自表示整数且分别满足a1≥0、a2≥0、b1≥0和c1≥0的关系，条件是（a1+a2）≥1，
Figure FDA00001625168800022
其中，X3和X4各自表示C或P；Y3、Y4、R3和R4各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X3、X4、Y3、Y4、R3和R4中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z3和z4各自为2或3；并且a3、a4、b2和c2各自表示整数且分别满足a3≥0、a4≥0、b2≥0和c2≥0的关系，条件是（a3+a4）≥1，
Figure FDA00001625168800031
其中，X5至X7各自表示C或P；Y5至Y7和R5至R7各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X5至X7，Y5至Y7、和R5至R7中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z5至z7各自为2或3；并且a5至a7、b3、c3和d3各自表示整数且分别满足a5≥0、a6≥0、a7≥0、b3≥0、c3≥0和d3≥0的关系，条件是（a5+a6+a7）≥1，以及
其中，X8和X9各自表示C或P；Y8、Y9、和R8至R10各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X8、X9、Y8、Y9、和R8至R10中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；M1表示C、O、S、Se或Te；z8和z9各自为2或3；并且a8、a9、b4、c4和d4各自表示整数且分别满足a8≥0、a9≥0、b4≥0、c4≥0和d4≥0的关系，条件是（a8+a9）≥1。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述含氮芳族化合物包含由下列式（6）至（13）表示的化合物中的至少一种：
Figure FDA00001625168800041
其中，X10和X11各自表示C或P；Y10、Y11、R11和R12各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X10、X11、Y10、Y11、R11和R12中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z10和z11各自为2或3；并且b5和c5各自表示整数且满足b5≥0和c5≥0的关系，
Figure FDA00001625168800042
其中，X12和X13各自表示C或P；Y12、Y13、R13和R14各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X12、X13、Y12、Y13、R13和R14中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z12和z13各自为2或3；并且b6和c6各自表示整数且满足b6≥0和c6≥0的关系，
Figure FDA00001625168800051
其中，X14和X15各自表示C或P；Y14、Y15、和R15至R17各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X14、X15、Y14、Y15、和R15至R17中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z14和z15各自为2或3；并且b7、c7和d7各自表示整数且满足b7≥0、c7≥0和d7≥0的关系，
Figure FDA00001625168800052
其中，X16和X17各自表示C或P；Y16、Y17、和R18至R20各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X16、X17、Y16、Y17、和R18至R20中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；M2表示C、O、S、Se或Te；z16和z17各自为2或3；并且b8、c8和d8各自表示整数且满足b8≥0、c8≥0和d8≥0的关系，
Figure FDA00001625168800053
其中，X18至X21各自表示C或P；Y18至Y21、R21和R22各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X18至X21、Y18至Y21、R21和R22中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z18至z21各自为2或3；并且b9和c9各自表示整数且满足b9≥0和c9≥0的关系，
Figure FDA00001625168800061
其中，X22至X25各自表示C或P；Y22至Y25、R23和R24各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X22至X25、Y22至Y25、R23和R24中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z22至z25各自为2或3；并且b10和c10各自表示整数且满足b10≥0和c10≥0的关系，
其中，X26至X29各自表示C或P；Y26至Y29和R25各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X26至X29、Y26至Y29和R25中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z26至z29各自为2或3；并且b11表示整数且满足b11≥0的关系，以及
Figure FDA00001625168800071
其中，X30至X35各自表示C或P；Y30至Y35、R26和R27各自表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X30至X35、Y30至Y35、R26和R27中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；z30至z35各自为2或3；并且b12和c12各自表示整数且满足b12≥0和c12≥0的关系。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述含氮芳族化合物在所述电解液中的含量为0.001重量%以上且不大于10重量%。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液包含非水溶剂，并且所述非水溶剂包含4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮中的至少一种作为卤代环状碳酸酯。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其中，所述卤代环状碳酸酯在所述非水溶剂中的含量为0.01重量%以上且不大于30重量%。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正极和所述负极经由包含高分子化合物的隔膜而层压，以及
所述隔膜具有由两种以上高分子化合物在厚度方向上的层压体构成的多层结构，或者由两种以上具有相互不同组成的高分子化合物在厚度方向上构成的单层结构。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中，所述高分子化合物包含选自由下述组成的组中的至少一种成员：聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、芳族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚丙烯腈。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其中，完全充电状态下的开路电压为4.25V以上且不大于6.00V。
15.根据权利要求1所述的二次电池，所述二次电池为锂离子二次电池。
16.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极包括LiFePO4或LiFe1-uMnuPO4作为正极材料，其中u<1。
17.一种用于二次电池的电解液，包含含氮芳族化合物，其中，
所述含氮芳族化合物包含含有一个或两个以上芳环的芳族骨架以及与所述一个或两个以上芳环结合且由下列式（1）表示的一个或两个以上含氮官能团：
Figure FDA00001625168800081
其中，X表示C或P；Y表示由一种或两种以上的下述元素构成的基团，所述元素选自由H、C、N、O、S、F、Cl、Br和I组成的组，条件是X和Y中的任意两个以上可以相互结合来形成环结构；且z是2或3。
18.一种电子装置，包括根据权利要求1至16中任一项所述的二次电池。
19.一种电动工具，包括根据权利要求1至16中任一项所述的二次电池。
20.一种电动车辆，包括根据权利要求1至16中任一项所述的二次电池。
21.一种电力储存系统，包括根据权利要求1至16中任一项所述的二次电池。
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