CN103178299B - 非水溶剂、非水电解质及蓄电装置 - Google Patents

非水溶剂、非水电解质及蓄电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种使用有机溶剂作为非水电解质的非水溶剂的、能够抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长并具有高性能的蓄电装置。一种蓄电装置包括：正极；负极；非水电解质；以及隔离体。其中，所述非水电解质包含：包含具有一个以上取代基的脂环季铵阳离子及相对于该脂环季铵阳离子的阴离子的离子液体；环酯；以及碱金属盐。尤其是，在蓄电装置中，离子液体的含量为：非水电解质中的离子液体与环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％；或者非水电解质的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。

Description

非水溶剂、非水电解质及蓄电装置
技术领域
本发明涉及一种含有离子液体（也称为常温熔融盐）的蓄电装置。
注意，蓄电装置是指所有具有蓄电功能的元件及装置。
背景技术
作为蓄电装置之一的锂二次电池被应用于移动电话、电动汽车（EV：ElectricVehicle）等各种各样的用途中，作为锂二次电池，需要具有如下特性：高能量密度、优良的循环特性及在各种工作环境下的安全性等。
通用的锂二次电池大多包含非水电解质（也称为电解液），该非水电解质包含非水溶剂及含有锂离子的锂盐。并且，作为该非水电解质而经常使用的有机溶剂是一种在常温常压下为液体的有机溶剂，例如具有高介电常数且具有良好的离子传导性的碳酸亚乙酯等。
但是，上述有机溶剂具有挥发性并具有低闪点。因此，当将含有上述有机溶剂的非水溶剂用作锂二次电池的电解液时，有可能因内部短路或过充电等导致锂二次电池内部温度上升而使锂二次电池破裂或起火等。
考虑到上述问题，已提出使用具有难燃性及难挥发性的离子液体作为锂二次电池的非水电解质的溶剂（参照专利文献1）。
[专利文献1]日本专利申请特开2003-331918号公报
锂二次电池或锂离子电容器等使用锂离子作为载体离子的蓄电装置采用定电流定电压（Constant Current Constant Voltage：CCCV）充电方式。在CCCV充电方式中，在定电压充电（CV充电）期间流过蓄电装置的充电电流减少。因此，通常将该充电电流的电流值低于所希望的电流值的状态设定为充电完了（充满电）状态。
但是，在使用碳酸亚乙酯作为非水电解质的溶剂的蓄电装置中，当以CCCV充电方式对该蓄电装置进行充电时，有时到定电压充电（CV充电）期间流过的充电电流变为低于所希望的电流值为止需要较长的时间。据推测这可能是由于发生了充电反应以外的反应，例如非水电解质的分解反应等。另外，在本说明书中，有时将到定电压充电（CV充电）期间流过的充电电流变为低于所希望的电流值为止需要的时间较长的情况记载为CV充电期间长。
如此，当CV充电期间长时，说明发生了充电反应以外的反应，因此，存在因反应热等蓄电装置的内部温度上升而导致非水电解质起火甚至是蓄电装置破裂等危险。
因此，在使用碳酸亚乙酯作为非水电解质的溶剂的蓄电装置中，当以CCCV充电方式进行充电时，通常将经过一定时间的CV充电期间之后的状态设定为充电完了（充满电）状态。此时，一般对该蓄电装置的充电装置设置发挥作为经过一定时间的CV充电期间之后停止充电的定时器的功能的电路。但是，当该发挥作为定时器的功能的电路因故障等不能正常工作时，CV充电期间变长，而有可能导致非水电解质起火甚至蓄电装置破裂等危险。鉴于上述问题，与经过规定时间后强制性地结束CV充电期间而成为充满电状态相比，从安全性方面考虑更希望以使充电电流变为低于所希望的电流值而成为充满电状态。
发明内容
于是，本发明的一个方式的目的是提供一种能够抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长的使用包含有机溶剂的非水电解质的蓄电装置。
另外，本发明的一个方式的目的是提供一种高性能的使用含有有机溶剂的非水电解质的蓄电装置。
鉴于上述内容，本发明的一个方式是一种蓄电装置，其包括正极、负极及非水电解质。其中，非水电解质包含：包含具有一个以上取代基的脂环季铵阳离子及相对于该脂环季铵阳离子的阴离子的离子液体；环酯；以及碱金属盐。
其中，离子液体的脂环季铵阳离子的脂环骨架的碳数为5以下。另外，离子液体的脂环季铵阳离子的脂环骨架的碳原子键合有取代基。
具体而言，本发明的一个方式是一种蓄电装置，其包括正极、负极及非水电解质。其中，非水电解质含有以通式（G1）表示的离子液体、环酯及碱金属盐。
（在通式中，R1至R5表示氢原子或碳数为1至20的烷基，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一种。）
优选非水电解质中的离子液体的含量为：非水电解质中的离子液体与环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％；或者非水电解质的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。
环酯可以为碳酸亚乙酯。另外，非水电解质中含有的碱金属盐可以为锂盐。
另外，可以使用为非质子性的有机溶剂代替环酯。例如可以举出链酯、环醚或链醚等。并且，上述非水电解质中含有的有机溶剂也可以为被氟化的环酯、被氟化的链酯、被氟化的环醚或被氟化的链醚。注意，在本说明书中，被氟化的环酯是指化合物中的氢被氟取代的环酯，如具有氟代烷基的环酯。因此，被氟化的链酯、被氟化的环醚或被氟化的链醚也是指化合物中的氢被氟取代的链酯、环醚或链醚。
根据本发明的一个方式，使用有机溶剂作为非水电解质的溶剂的蓄电装置可以抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长，因此可以提供非水电解质起火及蓄电装置破裂等能够得到抑制的安全性高的蓄电装置。
另外，根据本发明的一个方式，可以提供高性能的蓄电装置。
具体地，根据本发明的一个方式，使用有机溶剂作为非水电解质的溶剂的蓄电装置可以抑制非水电解质的分解反应等的充电反应以外的反应，由此可以提供具有良好的循环特性的高可靠性的蓄电装置。并且，根据本发明的一个方式，可以提供高安全性、高可靠性且充放电率特性良好的蓄电装置。
附图说明
图1A和1B是示出本发明的一个方式的二次电池的结构的立体图及剖视图；
图2A和2B是示出本发明的一个方式的二次电池的电极结构的俯视图及剖视图；
图3A和3B是示出本发明的一个方式的二次电池的集电体结构及电极结构的立体图；
图4A至4C是示出本发明的一个方式的二次电池的电极结构的剖视图；
图5是用来说明使用本发明的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；
图6A至6C是用来说明使用本发明的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；
图7A和7B是用来说明使用本发明的一个方式的蓄电装置的电器设备的图；
图8A和8B是本发明的一个方式的离子液体的1H NMR图；
图9是说明本发明的一个方式的蓄电装置的制造方法的图；
图10A和10B是示出本发明的一个方式的离子液体的电压-电流特性的图；
图11是说明本发明的一个方式的蓄电装置的制造方法的图；
图12A和12B是示出本发明的一个方式的蓄电装置的充放电特性的图。
符号说明
100 硬币型二次电池
101 正极集电体
102 正极活性物质层
103 正极
104 负极集电体
105 负极活性物质层
106 负极
107 非水电解质
108 隔离体
109 框体
111 框体
121 垫片
142 正极集电体
143 正极活性物质层
145 负极集电体
146 负极活性物质层
148 正极
149 负极
156 隔离体
171 框体
172 框体
173 环状绝缘体
181 隔离物
183 垫圈
202 芯
217 正极活性物质
218 石墨烯
301a 基础部
301b 突起部
401a 共通部
401b 区域
402 芯
404 外壳
5000 显示装置
5001 框体
5002 显示部
5003 扬声器部
5004 蓄电装置
5100 照明装置
5101 框体
5102 光源
5103 蓄电装置
5104 天花板
5105 侧壁
5106 地板
5107 窗户
5200 室内机
5201 框体
5202 送风口
5203 蓄电装置
5204 室外机
5300 电冷藏冷冻箱
5301 框体
5302 冷藏室门
5303 冷冻室门
5304 蓄电装置
9033 卡扣
9034 开关
9035 电源开关
9036 开关
9038 操作开关
9630 框体
9631 显示部
9631a 显示部
9631b 显示部
9632a 区域
9632b 区域
9633 太阳能电池
9634 充放电控制电路
9635 电池
9636 DCDC转换器
9637 转换器
9638 操作键
9639 按钮
9700 电动汽车
9701 蓄电装置
9702 控制电路
9703 驱动装置
9704 处理装置
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以作各种变更。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，当利用附图说明发明结构时，指代相同对象的附图标记在不同的附图中共同使用。此外，当表示相同的部分时，有时利用相同的阴影线，而不特别加注附图标记。另外，为了方便起见，有时不将绝缘层表示在俯视图中。另外，有时为了便于明确显示而夸大表示各附图中所示的各结构的大小、层的厚度或区域。因此，比例不一定受限于附图中的比例。
实施方式1
在本实施方式中，对本发明的一个方式的蓄电装置所使用的本发明的一个方式的非水电解质进行说明。
本发明的一个方式的蓄电装置所使用的非水电解质含有为有机溶剂及离子液体的混合溶剂的非水溶剂以及含有蓄电装置的载体离子的盐。另外，通过将上述盐以所希望的浓度混入上述溶剂，可以制造上述非水电解质。
含有蓄电装置的载体离子的盐可以为含有碱金属离子、碱土金属离子、铍离子或镁离子的盐。作为碱金属离子，例如可以举出锂离子、钠离子或钾离子。作为碱土金属离子，例如可以举出钙离子、锶离子或钡离子。另外，在本实施方式中，作为该盐采用含有锂离子的锂盐。作为该锂盐，例如可以举出氯化锂（LiCl）、氟化锂（LiF）、高氯酸锂（LiClO4）、氟硼酸锂（LiBF4）、LiAsF6、LiPF6、Li（CF3SO2）2N等。
包含于混合溶剂中的有机溶剂可以为具有极性的溶剂，优选为非质子性溶剂。例如，可以使用如具有高介电常数及良好的离子传导性的碳酸亚乙酯那样的环酯、链酯、环醚或链醚。并且，还可以使用被氟化的环酯、被氟化的链酯、被氟化的环醚或被氟化的链醚。
另外，包含于混合溶剂中的有机溶剂包含以上举出的有机溶剂中的至少一种即可。在下面说明中，包含于混合溶剂中的有机溶剂为碳酸亚乙酯。
当仅使用碳酸亚乙酯作为非水电解质的溶剂来制造蓄电装置时，如上所述，CCCV充电方式的CV充电期间变长，存在非水电解质起火甚至蓄电装置破裂等危险。
通过使用为碳酸亚乙酯和离子液体的混合溶剂的本发明的一个方式的非水溶剂作为蓄电装置中的非水电解质的溶剂，可以制造降低了上述危险的高安全性的蓄电装置。
具体地，采用碳酸亚乙酯那样的环酯与含有氮原子上键合有结构不同的取代基的脂环季铵阳离子的离子液体的混合溶剂。
即，上述离子液体是包含具有非对称结构的脂环季铵阳离子的离子液体。作为取代基的一个例子，可以举出碳数为1至4的烷基等。另外在上述离子液体中，取代基不局限于上述例子，还可以使用能够构成具有非对称结构的脂环季铵阳离子的各种各样的取代基。
在上述离子液体的脂环季铵阳离子中，从化合物的稳定性、粘度、离子传导率以及合成的难易度来看，优选脂环骨架的碳数为5以下。即，优选为环长度小于六元环的季铵阳离子。
另外，上述离子液体中的阴离子为与脂环季铵阳离子一起构成离子液体的一价的阴离子。作为该阴离子，例如可以举出一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根（BF4-）或六氟磷酸根（PF6 -）等。并且，作为一价酰亚胺类阴离子可以举出（CnF2n＋1SO2）2N-（n=0至3）或CF2（CF2SO2）2N-等，作为全氟烷基磺酸阴离子可以举出（CmF2m+1SO3）-（m=0至4）等。另外，该阴离子不局限于此，只要是能够与上述脂环季铵阳离子构成离子液体的阴离子即可。
以通式（G2）或通式（G3）表示的离子液体相当于上述离子液体。另外，本发明的一个方式的非水溶剂不仅可以包括以通式（G2）或通式（G3）表示的离子液体中的一方，还可以包括其双方。另外，本发明的一个方式的非水溶剂还可以包括：以通式（G2）表示并在脂环骨架的不同位置上具有取代基的多种离子液体；或者以通式（G3）表示并在脂环骨架的不同位置上具有取代基的多种离子液体。像这样当非水溶剂包括多种离子液体时，与仅包括一种离子液体的情况相比，非水溶剂的凝固点降低。因此，通过使用包括多种离子液体的非水溶剂，可以在低温环境下进行工作，由此可以制造能够在较宽的温度范围内进行工作的蓄电装置。
在通式（G2）中，R1至R5表示氢原子或碳数为1至20的烷基，R6及R7分别表示不同的碳数为1至4的烷基中的一种，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根（BF4 -）和六氟磷酸根（PF6 -）中的任一个。
在通式（G3）中，R1至R4表示氢原子或碳数为1至20的烷基，R5及R6分别表示不同的碳数为1至4的烷基中的一种，A2 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根（BF4 -）和六氟磷酸根（PF6 -）中的任一个。
因此，优选本发明的一个方式的非水溶剂为碳酸亚乙酯与以通式（G2）和通式（G3）表示的离子液体中的一方或双方的混合溶剂。
例如，以通式（G2）表示的离子液体可以为脂环季铵阳离子的R6为甲基、R7为丙基的以通式（G1）表示的离子液体。
在通式（G1）中，R1至R5表示氢原子或碳数为1至20的烷基，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根（BF4 -）和六氟磷酸根（PF6 -）中的任一个。
例如，以通式（G3）表示的离子液体可以为脂环季铵阳离子的R5为甲基、R6为丙基的以通式（G4）表示的离子液体。
在通式（G4）中，R1至R4表示氢原子或碳数为1至20的烷基，A2 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根（BF4 -）和六氟磷酸根（PF6 -）中的任一个。
因此，优选本发明的一个方式的非水溶剂为碳酸亚乙酯与以通式（G1）和通式（G4）表示的离子液体中的一方或双方的混合溶剂。
以通式（G1）或通式（G2）表示的离子液体的R1至R5以及以通式（G3）或通式（G4）表示的离子液体的R1至R4为碳数为1至20的烷基等的供电子性的取代基。并且，该烷基可以为直链烷基或支链烷基。此外，只要R1至R5具有供电子性就不局限于上述基团，甚至不局限于供电子性的取代基。例如，为甲氧基、甲氧基甲基或甲氧基乙基。
下面，对包含于蓄电装置中的含有离子液体的非水溶剂（具体而言是具有该非水溶剂的非水电解质）的抗还原性及抗氧化性进行说明。优选包含于蓄电装置中的非水溶剂具有良好的抗还原性及抗氧化性。当抗还原性较低时，非水溶剂中所含的离子液体由负极接受电子而被还原进而分解。其结果，导致蓄电装置的特性劣化。另外，“离子液体的还原”是指离子液体自负极接受电子的情况。因而，通过使离子液体中尤其是具有正电荷的阳离子难以接受电子，可以降低离子液体的还原电位。因此，以通式（G1）至通式（G4）表示的离子液体的脂环季铵阳离子优选是具有供电子性的取代基。另外，还原电位降低意味着抗还原性（也称为还原稳定性）得到提高。
也就是说，以通式（G1）或通式（G2）表示的离子液体的R1至R5或者以通式（G3）或通式（G4）表示的离子液体的R1至R4优选使用上述供电子性的取代基。例如，通过将上述供电子性的取代基用于以通式（G1）或通式（G2）表示的离子液体的R1至R5或者以通式（G3）或通式（G4）表示的离子液体的R1至R4，产生诱导效应并因该诱导效应而使脂环季铵阳离子的电极化（electric polarization）不均被缓和，因此使电子的接收变得困难，由此可以降低离子液体的还原电位。
再者，本发明的一个方式的非水溶剂中的离子液体的还原电位优选低于作为典型低电位负极材料的锂的氧化还原电位（Li/Li＋）。
但是，随着供电子性的取代基的个数的增加，离子液体的粘度也有增大的倾向。于是，优选根据所希望的还原电位及所希望的粘度来适当地设定供电子性的取代基的个数。
另外，当使用碳数为1至20的烷基作为以通式（G1）或通式（G2）表示的离子液体的R1至R5或者以通式（G3）或通式（G4）表示的离子液体的R1至R4时，碳数越小（例如碳数为1至4），越能降低该离子液体的粘度，由此，可以降低本发明的一个方式的非水溶剂的粘度。
再者，由于本发明的一个方式的非水溶剂含有碳酸亚乙酯，由此可以降低非水溶剂的粘度。
另外，离子液体的氧化电位根据阴离子种类而不同。因此，为了实现具有高氧化电位的离子液体，优选使用选自（CnF2n＋1SO2）2N-（n=0至3）、CF2（CF2SO2）2N-或（CmF2m+1SO3）-(m=0至4）的一价阴离子作为本发明的一个方式的非水溶剂中含有的离子液体的阴离子。另外，高氧化电位意味着抗氧化性（也称为氧化稳定性）的提高。由于如下缘故抗氧化性得到提高：通过具有供电子性的取代基而使电极化不均得到缓和的阳离子与上述阴离子的相互作用。
因此，通过使用抗还原性及抗氧化性得到提高（氧化还原的电位窗得到扩大）的离子液体作为本发明的一个方式的非水溶剂，可以抑制由于充放电操作而引起的非水溶剂（也可以说是包含该非水溶剂的非水电解质）的分解。为此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造循环特性良好且可靠性高的蓄电装置。另外，通过作为本发明的一个方式的非水溶剂使用上述离子液体，可以选择低电位负极材料及高电位正极材料，由此可以制造能量密度高的蓄电装置。
另外，通过降低本发明的一个方式的非水溶剂（具体地是含有该非水溶剂的非水电解质）的粘度，可以提高该非水溶剂的离子传导性。因此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造充放电率特性良好的蓄电装置。另外，在以通式（G1）或通式（G3）表示的离子液体中，当R1至R5为碳数为1至20的烷基时，碳数越小（例如碳数为1至4），越能降低该离子液体的粘度，其结果，可以降低该非水溶剂的粘度。
碳酸亚乙酯那样的有机溶剂一般具有挥发性及低闪点。因此，如果使用碳酸亚乙酯的单一溶剂作为蓄电装置的非水电解质中含有的非水溶剂，当蓄电装置的内部温度上升时有非水电解质起火或蓄电装置破裂的危险。由于本发明的一个方式的非水溶剂含有具备难燃性及难挥发性的上述离子液体，因此即使蓄电装置的内部温度上升也不容易起火。因此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造安全性高的蓄电装置。
另外，本发明的一个方式的非水溶剂（具体地为含有该非水溶剂的非水电解质）除了上述离子液体之外还含有碳酸亚乙酯。因此，与使用上述离子液体的单一溶剂作为蓄电装置的非水电解质中含有的非水溶剂相比，更能提高非水溶剂的离子传导性。因此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造充放电率特性良好的蓄电装置。
根据上述说明，优选本发明的一个方式的非水溶剂中的离子液体的含量为非水电解质中的离子液体和环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％或者非水电解质的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。通过将离子液体的含量为上述值的本发明的一个方式的非水溶剂用于蓄电装置，可以抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长。并且，该非水溶剂即使在蓄电装置的内部温度上升也不容易起火，并且为离子传导性良好的非水溶剂。因此，可以制造安全性高、可靠性优良且充放电率特性良好的蓄电装置。
〈以通式（G1）表示的离子液体的合成方法〉
这里，对本实施方式中记载的离子液体的合成方法进行说明。作为本实施方式中记载的离子液体的合成方法可以使用各种反应。例如，可以使用下面所示的合成方法来合成以通式（G1）表示的离子液体。这里，作为一个例子参照合成方案（S-1）进行说明。另外，本实施方式中记载的离子液体的合成方法不局限于以下合成方法。
在上述合成方案（S-1）中，从通式（β-1）到通式（β-2）的反应是在氢化物的存在下，利用胺化合物和羰基化合物进行胺的烷基化的反应。例如，可以使用过剩的甲酸作为氢化物源。这里，作为羰基化合物使用CH2O。
在上述合成方案（S-1）中，从通式（β-2）到通式（β-3）的反应是利用叔胺化合物和卤代烷基化合物进行烷基化而合成季铵盐的反应。这里，作为卤化烷基化合物使用卤代丙烷。X为卤素，从高反应性的角度，优选使用溴或碘，更优选使用碘。
通过以通式（β-3）表示的季铵盐与含有A1 -的所希望的金属盐之间的离子交换，可以得到以通式（G1）表示的离子液体。作为该金属盐，例如可以使用钾盐。
〈以通式（G4）表示的离子液体的合成方法〉
以通式（G4）表示的离子液体也可以使用各种反应。这里，作为一个例子，参照合成方案（S-2）进行说明。另外，本实施方式中记载的离子液体的合成方法不局限于以下合成方法。
在上述合成方案（S-2）中，从通式（β-4）到通式（β-5）的反应是经过利用三烷基膦等三取代膦和卤素源的卤化而进行的氨基醇的闭环反应。PR’表示三取代膦，X1表示卤素源。作为卤素源可以使用四氯化碳、四溴化碳、碘、碘代甲烷等。这里，作为三取代膦使用三苯膦，并且作为卤素源使用四氯化碳。
在上述合成方案（S-2）中，从通式（β-5）到通式（β-6）的反应是在氢化物的存在下，利用胺化合物和羰基化合物进行胺的烷基化的反应。例如，可以使用过剩的甲酸作为氢化物源。这里，作为羰基化合物使用CH2O。
在上述合成方案（S-2）中，从通式（β-6）到通式（β-7）的反应是利用叔胺化合物和卤代烷基化合物进行烷基化而合成季铵盐的反应。这里，作为卤代烷基化合物使用卤代丙烷。另外，X2表示卤素。作为卤素，从高反应性的角度，优选使用溴或碘，更优选使用碘。
通过以通式（β-7）表示的季铵盐与含有A2 -的所希望的金属盐之间的离子交换，可以得到以通式（G4）表示的离子液体。作为该金属盐，例如可以使用钾盐。另外，A2 -与合成方案（S-1）中说明的A1 -相同。
由上可知，通过使用作为本发明的一个方式的非水溶剂的如碳酸亚乙酯那样的环酯与含有氮上键合有结构不同的取代基的脂环季铵阳离子的离子液体的混合溶剂作为蓄电装置的非水电解质的溶剂，可以抑制CCCV充电方式的CV充电期间延长，因此可以抑制非水电解质的起火以及蓄电装置的破裂等。并且，由于本发明的一个方式的非水溶剂具有难燃性，并可以抑制非水电解质的分解反应等，且具有良好的离子传导性，由此，可以提供安全性高、可靠性优良且充放电率特性良好的蓄电装置。
此外，本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的蓄电装置及其制造方法。本发明的一个方式的蓄电装置包括正极、负极、非水电解质及隔离体。另外，在本实施方式中，以硬币型二次电池为例子进行说明。
<硬币型二次电池的结构>
图1A是硬币型二次电池100的立体图。在硬币型二次电池100中，框体111隔着垫片121设置在框体109上。框体109及框体111具有导电性因而发挥作为外部端子的功能。
图1B示出硬币型二次电池100的垂直于框体111的顶面的方向上的剖视图。
硬币型二次电池100包括：由正极集电体101及正极活性物质层102构成的正极103；由负极集电体104及负极活性物质层105构成的负极106；以及夹在正极103及负极106之间的隔离体108。注意，在隔离体108中包含非水电解质107。另外，正极集电体101与框体111连接，负极集电体104与框体109连接。由于框体111的端部埋入垫片121中，所以框体109与框体111隔着垫片121保持绝缘状态。
以下，说明硬币型二次电池100的详细内容。
正极集电体101可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、铜、铝或钛等金属或者它们的合金等的导电性高的材料。另外，还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。此外，正极集电体101可以使用与硅起反应而形成硅化物的金属元素。作为与硅起反应而形成硅化物的金属元素，可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。正极集电体101可以适当地使用箔状、板状（片状）、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。
作为正极活性物质层102，例如使用包含硬币型二次电池100的载体离子及过渡金属的物质（正极活性物质）。
硬币型二次电池100的载体离子可以为碱金属离子、碱土金属离子、铍离子或镁离子。在此，作为碱金属离子，例如有锂离子、钠离子或钾离子。作为碱土金属离子，例如有钙离子、锶离子或钡离子。
作为正极活性物质，例如可以举出通式AhMiPOj（h>0、i>0、j>0）所示的材料。在此，A例如为锂、钠、钾等碱金属；钙、锶、钡等碱土金属；铍或镁。M例如为铁、镍、锰、钴等过渡金属。因此，作为通式AhMiPOj（h>0、i>0、j>0）所示的材料，例如可以举出磷酸铁锂、磷酸铁钠等。注意，作为A或M可以选择上述金属中的任何一种或多种。
或者，可使用通式AhMiOj（h>0、i>0、j>0）所示的材料。在此，A例如为锂、钠、钾等碱金属；钙、锶、钡等碱土金属；铍或镁。M例如为铁、镍、锰、钴等过渡金属。因此，作为通式AhMiOj（h>0、i>0、j>0）所示的材料，例如可以举出钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂等。作为A或M可以选择上述金属中的任何一种或多种。
当硬币型二次电池100的载体离子为锂离子并使硬币型二次电池100发挥作为硬币型锂二次电池的功能时，作为正极活性物质层102优选选择包含锂的正极活性物质。换言之，优选使用上述通式AhMiPOj（h>0、i>0、j>0）或通式AhMiOj（h>0、i>0、j>0）中的A为锂的材料。
另外，正极活性物质层102也可以为包含导电助剂（如乙炔黑（AB））、粘合剂（如聚偏氟乙烯（PVDF））等的粘结体。于是，在本说明书中，正极活性物质层是指至少包含正极活性物质的层，并且正极活性物质中包含导电助剂、粘合剂等的层也称为正极活性物质层。
此外，导电助剂不局限于上述材料，而可以使用不会在蓄电装置中发生化学变化的电子传导性材料。例如，可以使用：石墨、碳纤维等碳类材料；铜、镍、铝或银等金属材料；或上述碳类材料和金属材料的混合物的粉末、纤维等。
作为粘合剂，有如下物质：淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、再生纤维素或二乙酰纤维素等多糖类；聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、EPDM（Ethylene Propylene Diene Monomer：乙烯丙烯二烯单体）橡胶、磺化EPDM橡胶、丁苯橡胶、聚丁橡胶、氟橡胶等乙烯基聚合物；或聚环氧乙烷等聚醚等。
另外，正极活性物质层102也可以使用石墨烯或多层石墨烯代替导电助剂及粘合剂。另外，在本说明书中石墨烯是指包括sp2键且其厚度为1原子层的碳分子片。另外，多层石墨烯是指2至100片石墨烯的叠层，并且石墨烯及多层石墨烯也可以包含15原子％以下的氧或氢等碳以外的元素。另外，石墨烯及多层石墨烯也可以添加有钾等碱金属。
图2A示出使用石墨烯代替导电助剂及粘合剂的正极活性物质层102的俯视图。图2A所示的正极活性物质层102由粒子状的正极活性物质217以及覆盖多个该正极活性物质217且正极活性物质217填充在其内部的石墨烯218构成。而且，石墨烯218覆盖多个正极活性物质217的表面。另外，也可以在正极活性物质层102的一部分中露出有正极活性物质217。
石墨烯具有化学稳定性和良好的电特性。石墨烯具有高导电性是因为由碳原子构成的六元环在平面方向上连接。就是说，石墨烯在平面方向上具有高导电性。此外，由于石墨烯是片状，并在层叠的石墨烯之间有间隙，因此在该区域中离子能够移动。然而，在垂直于石墨烯的平面的方向上离子难以移动。
正极活性物质217的粒径优选为20nm以上且100nm以下。另外，由于电子在正极活性物质217中移动，所以正极活性物质217的粒径优选小。
另外，即使正极活性物质217的表面不覆盖有石墨层也能获得充分的特性，但是通过一起使用被石墨层覆盖的正极活性物质及石墨烯，载体在正极活性物质之间跳跃而使电流流过，所以是更优选的。
图2B是示出图2A的正极活性物质层102的一部分的剖视图。图2A中的正极活性物质层102包括正极活性物质217以及覆盖正极活性物质217的石墨烯218。在剖视图中，观察到以线状表示的石墨烯218。由一片石墨烯或多片石墨烯包裹多个正极活性物质。换言之，多个正极活性物质存在于一片石墨烯中或多片石墨烯之间。另外，有时石墨烯是袋状，多个正极活性物质被包裹在其内部。另外，有时一部分正极活性物质不被石墨烯覆盖而露出。
将正极活性物质层102的厚度设定为20μm以上且100μm以下。优选的是，适当地调节正极活性物质层102的厚度，以避免裂纹和剥离的发生。
在正极活性物质中，有的材料由于载体离子的插入而发生体积膨胀。在使用该材料的蓄电装置中，正极活性物质层因充放电而变脆，导致正极活性物质层的一部分微粉化或损坏，其结果，使蓄电装置的可靠性降低。然而，在使用石墨烯或多层石墨烯的正极活性物质层中，即使充放电导致正极活性物质的体积膨胀，由于在其周围设置有石墨烯，因此能够抑制正极活性物质层微粉化或损坏。也就是说，石墨烯或多层石墨烯具有即使随着充放电而产生正极活性物质的体积增减也维持正极活性物质之间的结合的功能。由此，可以制造可靠性高的蓄电装置。
而且，通过使用石墨烯或多层石墨烯代替导电助剂及粘合剂，可以降低正极103中的导电助剂及粘合剂的含量。就是说，可以减少正极103的重量，其结果，可以使电极每单位重量的电池容量增大。
另外，正极活性物质层102还可以具有石墨烯的体积的0.1倍以上且10倍以下的乙炔黑粒子、具有一维展宽的碳纳米纤维等碳粒子等、公知的粘合剂。
接着，负极集电体104可以使用金、铂、锌、铁、铜、铝、镍、钛等金属材料或由上述金属材料中的多种材料构成的合金材料（例如，不锈钢）。另外，负极集电体104优选使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。此外，负极集电体104也可以使用与硅起反应而形成硅化物的金属材料。作为与硅起反应而形成硅化物的金属材料，可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。负极集电体104可以适当地使用箔状、板状（片状）、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。
作为负极活性物质层105，只要是能够溶解且析出锂或嵌脱锂离子的材料（负极活性物质），就没有特别的限制。例如，作为负极活性物质，可以使用锂、铝、碳类材料、锡、硅、硅合金及锗等。或者，也可以使用包含选自上述材料中的一种以上的材料的化合物。作为能够嵌脱锂离子的碳类材料，可以使用粉末状或纤维状的石墨（天然石墨或人造石墨等）或无定形碳诸如碳黑、活性炭、软碳或硬碳等。与碳类材料相比，硅、硅合金、锗、锂、铝及锡能够吸留载体离子的容量大。因此，可以减少用于负极活性物质层105的材料的量，从而可以实现成本的降低及硬币型二次电池100的小型化。
此外，也可以将可应用于上述负极活性物质层105的材料的单体用作负极106，而不使用负极集电体104。
也可以在负极活性物质层105的表面上形成石墨烯或多层石墨烯。通过采用这样的方式，可以抑制因锂的溶解或析出、或锂离子的吸留（嵌入）或释放（脱离）而产生的对负极活性物质层105的影响。该影响指的是：由于负极活性物质层105进行膨胀或收缩，导致负极活性物质层105的微粉化或剥离。
作为非水电解质107可以使用实施方式1所记载的非水电解质。在本实施方式中，为使硬币型二次电池100发挥作为锂二次电池的功能，使用包含作为载体离子的锂离子的锂盐。作为该锂盐可以举出实施方式1所举出的锂盐。
另外，包含在非水电解质107中的盐是具有上述列举的载体离子且对应于正极活性物质层102的盐即可。例如，当硬币型二次电池100的载体离子是锂离子以外的碱金属离子或碱土金属离子时，可以使用碱金属盐（例如钠盐或钾盐等）、碱土金属盐（例如，钙盐、锶盐或钡盐等）、铍盐或镁盐等。此外，由于非水电解质107包含盐，因此其凝固点低于实施方式1所记载的非水溶剂的凝固点。因此，包含非水电解质107的硬币型二次电池100可以在低温环境下工作并可以在宽的温度范围中工作。
另外，作为非水电解质107，也可以使用使实施方式1所记载的非水电解质凝胶化的非水电解质。通过凝胶化，包括漏液性在内的安全性提高，由此可以实现硬币型二次电池100的薄型化及轻量化。注意，作为用于凝胶化的高分子材料，只要是可以使实施方式1所记载的非水电解质凝胶化的高分子材料，就没有特别的限制。作为该高分子材料的一个例子，可以举出硅胶、丙烯酸胶、丙烯腈胶、聚氧乙烯、聚氧丙烯或氟类聚合物等。
作为隔离体108使用绝缘多孔体。例如，隔离体108可以使用如下材料形成：纸；无纺布；玻璃纤维；陶瓷；或合成纤维诸如尼龙（聚酰胺）、维尼纶（聚乙烯醇类纤维）、聚酯、丙烯酸树脂、聚烯烃、聚氨酯等。但是，需要选择不会溶解于非水电解质107的材料。
另外，虽然在本实施方式中作为蓄电装置的外装形态显示为被密封的硬币型，但并不局限于此。也就是说，作为本发明的一个方式的蓄电装置的外装形态，可以采用层叠型、圆筒型、方型等各种形状。另外，虽然示出硬币型二次电池100中正极103、负极106和隔离体108层叠的结构，但是也可以根据蓄电装置的外装形态采用正极、负极和隔离体卷绕的结构。
<硬币型二次电池的制造方法>
接着，说明硬币型二次电池100的制造方法。首先，说明正极103的制造方法。
作为正极集电体101及正极活性物质层102的材料，从上述材料中选择。在此，正极活性物质层102的正极活性物质为磷酸铁锂（LiFePO4）。
在正极集电体101上形成正极活性物质层102。作为正极活性物质层102的形成方法，可以采用涂敷法或将上述材料用于靶材的溅射法。在通过涂敷法形成正极活性物质层102的情况下，在正极活性物质中混合导电助剂和粘合剂等而制造糊状化的浆料，然后将该浆料涂敷在正极集电体101上而使其干燥。当通过涂敷法形成正极活性物质层102时，优选的是，根据需要进行加压成形。通过上述步骤，可以制造在正极集电体101上形成有正极活性物质层102的正极103。
当将石墨烯或多层石墨烯用于正极活性物质层102时，至少混合正极活性物质和氧化石墨烯而制造浆料，然后将该浆料涂敷在正极集电体101上而使其干燥。利用还原气氛下的加热进行该干燥。由此，在烧制正极活性物质的同时，可以进行使氧化石墨烯所包含的氧脱离的还原处理，从而可以形成石墨烯。注意，在本说明书中，氧化石墨烯是指上述石墨烯或多层石墨烯氧化而成的化合物。另外，当通过还原氧化石墨烯来形成石墨烯或多层石墨烯时，氧化石墨烯所包含的氧没有全部脱离而有一部分的氧残留在石墨烯中。
接着，对负极106的制造方法进行说明。
可以从上述材料中选择负极集电体104及负极活性物质层105的材料（负极活性物质），通过使用涂敷法、化学气相成长法或物理气相成长法，在负极集电体104上形成负极活性物质层105。此外，在使用导电助剂及粘合剂用于负极活性物质层105的情况下，适当地从上述材料中选择而使用。
在此，负极集电体104除了上述形状之外还可以如图3A所示那样加工为具有凹凸的形状。图3A是将负极集电体的表面部分放大并示意性地示出的剖视图。负极集电体104具有多个突起部301b和多个突起部各自共通而连接的基础部301a。在图3A中示出的基础部301a较薄，但基础部301a要比突起部301b厚得多。
多个突起部301b在实质上垂直于基础部301a的表面的方向上延伸。在此，“实质上”意味着：虽然优选基础部301a的表面与突起部301b的长边方向上的中心轴成90°，但是容许在负极集电体的制造工序中产生的整平误差（error in leveling）、在突起部301b的制造工序中产生的工序偏差、因反复充放电而产生的变形等所导致的从垂直方向的少许偏离。具体而言，基础部301a的表面与突起部301b的长边方向上的中心轴成90°±10°以下即可，优选成90°±5°以下。
另外，在负极集电体上形成掩模，使用该掩模对该负极集电体进行蚀刻，去除该掩模，可制造图3A所示的具有凹凸的形状的负极集电体104。因此，当制造图3A所示的具有凹凸的形状的负极集电体104时，作为负极集电体104优选使用钛，因为钛是非常适于干蚀刻的加工的材料，并能够形成纵横比高的凹凸形状。另外，该掩模除了光刻以外还可以使用喷墨法、印刷法等形成。尤其是，也可以使用以热纳米压印法及光纳米压印法为代表的纳米压印法形成。
在图3A所示的具有凹凸形状的负极集电体104上形成覆盖该凹凸形状的负极活性物质层105（参照图3B）。
在此，作为负极集电体104使用钛箔，并且作为负极活性物质层105使用通过化学气相成长法或物理气相成长法形成的硅。
当作为负极活性物质层105使用硅时，该硅可以为非晶硅、微晶硅、多晶硅或单晶硅等具有结晶性的硅。
此外，作为负极活性物质层105可以使用如下层：在负极集电体104上形成微晶硅，通过蚀刻去除存在于微晶硅中的非晶硅而形成的层。通过去除存在于微晶硅中的非晶硅，残留着的微晶硅的表面积增大。作为微晶硅的形成方法，例如可以使用等离子体CVD（Chemical Vapor Deposition）法或溅射法。
此外，也可以作为负极活性物质层105使用通过LP（Low Pressure）CVD法在负极集电体104上形成的须状硅（参照图4A至图4C）。注意，在本说明书中，须状硅是指具有共通部401a和从共通部401a以须状（线状或纤维状）突出的区域401b的硅。
在须状硅由非晶硅形成时，因为对伴随离子的吸留释放所产生的体积变化具有高耐性（例如，可缓和伴随体积膨胀所产生的应力），所以可以防止由于反复进行充放电而导致的负极活性物质层的微粉化或剥离，而可以制造循环特性进一步提高的蓄电装置（参照图4A）。
在须状硅由微晶硅、多晶硅、单晶硅等具有结晶性的硅形成的情况下，电子及离子的导电性优越的具有结晶性的结晶结构在很大范围内与集电体接触。因此，可以进一步提高整个负极的导电性，从而可以制造充放电速率特性进一步提高的蓄电装置（参照图4B）。
此外，须状硅也可以由具有结晶性的硅形成的芯402及由非晶硅覆盖芯的外壳404构成（参照图4C）。在此情况下，作为外壳404的非晶硅的特征在于：对伴随离子的吸留释放所产生的体积变化具有高耐性（例如，可缓和伴随体积膨胀所产生的应力）。此外，用作芯402的具有结晶性的硅的特征在于：电子及离子的导电性优越，从而每单位质量的离子的吸留速度及释放速度快。因此，通过将具有芯402及外壳404的须状硅用作负极活性物质层105，可以制造充放电速率特性及循环特性提高的蓄电装置。
另外，在图4C中，作为共通部401a，除了可以是构成芯402的具有结晶性的硅与负极集电体104的上表面的一部分接触的形态之外，也可以是负极集电体104的整体上表面与具有结晶性的硅接触的形态。
至于负极活性物质层105的厚度，选择20μm以上且100μm以下的所希望的厚度。
此外，当在负极活性物质层105的表面形成石墨烯或多层石墨烯时，将设置有负极活性物质层105的负极集电体104与参照电极一起浸泡在包含氧化石墨烯的溶液中，对该溶液进行电泳，对其加热而进行还原处理。此外，当在负极活性物质层105的表面形成石墨烯或多层石墨烯时，也可以采用使用该溶液的浸涂法。在进行浸涂后，通过对其加热而进行还原处理。
另外，也可以对负极活性物质层105进行锂的预掺杂。作为锂的预掺杂方法，可以通过溅射法在负极活性物质层105的表面形成锂层。或者，通过在负极活性物质层105的表面设置锂箔，也可以对负极活性物质层105进行锂的预掺杂。
非水电解质107可以利用实施方式1所记载的方法制造。
接下来，将正极103、隔离体108及负极106浸渍在非水电解质107中。接着，在框体109上依次层叠负极106、隔离体108、垫片121、正极103及框体111，并且使用“硬币型电池压合机（coin cell crimper）”使框体109与框体111嵌合，可以制造硬币型二次电池100。
另外，也可以通过将隔离物及垫圈插在框体111和正极103之间或插在框体109和负极106之间，进一步提高框体111和正极103的连接性及框体109和负极106的连接性。
在本实施方式中，作为蓄电装置的一个例子是对锂二次电池进行说明的，但是本发明的一个方式的蓄电装置不局限于此。例如，通过使用本发明的一个方式的非水电解质，可以制造锂离子电容器。
可以使用能够可逆地吸附及脱离锂离子和阴离子中的一方或双方的材料形成正极，使用上述负极活性物质或多并苯有机半导体（PAS）等导电高分子等形成负极，使用实施方式1所说明的非水电解质，制造锂离子电容器。
另外，可以使用能够可逆地吸附及脱离锂离子和阴离子中的一方或双方的材料形成正极及负极，使用实施方式1所说明的非水电解质，制造双电层电容器。
另外，本实施方式可以与其他实施方式及实施例所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式3
本发明的一个方式的蓄电装置能够用作利用电力驱动的各种各样的电气设备的电源。
作为使用本发明的一个方式的蓄电装置的电气设备的具体例子，可以举出：显示装置；照明装置；桌上型或笔记本型个人计算机；再现存储在DVD（Digital VersatileDisc：数字通用光盘）等记录介质中的静态图像或动态图像的图像再现装置；移动电话；便携式游戏机；便携式信息终端；电子书阅读器；摄像机；数码静照相机；微波炉等高频加热装置；电饭煲；洗衣机；空调器等的空调设备；电冰箱；电冷冻箱；电冷藏冷冻箱；以及DNA保存用冷冻箱或透析装置等。另外，利用来自蓄电装置的电力通过电动机推进的移动体等也包括在电气设备的范畴内。作为上述移动体，例如可以举出：电动汽车；兼具内燃机和电动机的混合型汽车（hybridvehicle）；以及包括电动辅助自行车在内的电动自行车等。
另外，作为用来供应几乎全部耗电量的蓄电装置（也称为主电源），上述电气设备能够使用本发明的一个方式的蓄电装置。或者，作为在来自上述主电源或商用电源的电力供应停止的情况下能够进行对电气设备的电力供应的蓄电装置（也称为不间断电源），可以使用本发明的一个方式的蓄电装置。或者，作为与来自上述主电源或商用电源的对电气设备的电力供应并行地将电力供应到电气设备的蓄电装置（也称为辅助电源），可以使用本发明的一个方式的蓄电装置。
图5示出上述电气设备的具体结构。在图5中，显示装置5000是使用本发明的一个方式的蓄电装置的电气设备的一个例子。具体地说，显示装置5000相当于TV广播接收用显示装置，具有框体5001、显示部5002、扬声器部5003和蓄电装置5004等。蓄电装置5004设置在框体5001的内部。显示装置5000既能够接受来自商用电源的电力供应，又能够使用蓄积在蓄电装置5004中的电力。因此，即使当由于停电等而不能接受来自商用电源的电力供应时，通过将蓄电装置5004用作不间断电源，显示装置5000的利用也成为可能。
作为显示部5002，能够使用液晶显示装置、在每个像素中具备有机EL元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、DMD（Digital Micromirror Device：数字微镜装置）、PDP（Plasma Display Panel:等离子体显示面板)、FED（Field Emission Display：场致发射显示器）等的半导体显示装置。
另外，显示装置除了TV广播接收用显示装置以外还包括个人计算机用或广告显示用等的所有信息显示用显示装置。
在图5中，安装型照明装置5100是使用本发明的一个方式的蓄电装置的电气设备的一个例子。具体地说，照明装置5100具有框体5101、光源5102和蓄电装置5103等。虽然在图5中例示蓄电装置5103设置在装有框体5101及光源5102的天花板5104的内部的情况，但是蓄电装置5103也可以设置在框体5101的内部。照明装置5100既能够接受来自商用电源的电力供应，又能够使用蓄积在蓄电装置5103中的电力。因此，即使当由于停电等而不能接受来自商用电源的电力供应时，通过将蓄电装置5103用作不间断电源，照明装置5100的利用也成为可能。
另外，虽然在图5中例示设置在天花板5104的安装型照明装置5100，但是本发明的一个方式的蓄电装置既能够用于设置在除天花板5104以外的例如侧壁5105、地板5106或窗户5107等的安装型照明装置，又能够用于台式照明装置等。
另外，作为光源5102，能够使用利用电力而人工地得到光的人工光源。具体地说，作为上述人工光源的一个例子，可以举出白炽灯、荧光灯等的放电灯以及LED或有机EL元件等的发光元件。
在图5中，具有室内机5200及室外机5204的空调器是使用本发明的一个方式的蓄电装置的电气设备的一个例子。具体地说，室内机5200具有框体5201、送风口5202和蓄电装置5203等。虽然在图5中例示蓄电装置5203设置在室内机5200中的情况，但是蓄电装置5203也可以设置在室外机5204中。或者，也可以在室内机5200和室外机5204的双方中设置蓄电装置5203。空调器既能够接受来自商用电源的电力供应，又能够使用蓄积在蓄电装置5203中的电力。尤其是，在室内机5200和室外机5204的双方中设置有蓄电装置5203的情况下，即使当由于停电等不能接受来自商用电源的电力供应时，通过将本发明的一个方式的蓄电装置用作不间断电源，空调器的利用也成为可能。
另外，虽然在图5中例示由室内机和室外机构成的分体式空调器，但是也能够将本发明的一个方式的蓄电装置用于具有集室内机的功能和室外机的功能为一体的框体的一体式空调器。
在图5中，电冷藏冷冻箱5300是使用本发明的一个方式的蓄电装置的电气设备的一个例子。具体地说，电冷藏冷冻箱5300具有框体5301、冷藏室门5302、冷冻室门5303和蓄电装置5304等。在图5中，蓄电装置5304设置在框体5301的内部。电冷藏冷冻箱5300既能够接受来自商用电源的电力供应，又能够使用蓄积在蓄电装置5304中的电力。因此，即使当由于停电等不能接受来自商用电源的电力供应时，通过将本发明的一个方式的蓄电装置用作不间断电源，电冷藏冷冻箱5300的利用也成为可能。
另外，在上述电气设备中，微波炉等高频加热装置以及电饭煲等电气设备在短时间内需要高功率。因此，通过将本发明的一个方式的蓄电装置作为用于辅助商用电源不能充分供应的电力的辅助电源，能够防止使用电气设备时商用电源的总开关跳闸。
另外，在不使用电气设备的时间段，尤其是在商用电源的供应源能够供应的总电能中实际使用的电能比率（称为电力使用率）低的时间段中，将电力蓄积在蓄电装置中，由此能够抑制在上述时间段以外电力使用率增高。例如，在为电冷藏冷冻箱5300的情况下，在气温低且不开关冷藏室门5302或冷冻室门5303的夜间，将电力蓄积在蓄电装置5304中。并且，在气温变高且开关冷藏室门5302或冷冻室门5303的白天，通过将蓄电装置5304用作辅助电源，能够将白天的电力使用率抑制为较低。
另外，本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式4
接着，参照图6A～图6C对作为电器设备的一个例子的便携式信息终端进行说明。
图6A和图6B是能够对折的平板终端。图6A是打开的状态，并且平板终端包括框体9630、具有显示部9631a及显示部9631b的显示部9631、显示模式切换开关9034、电源开关9035、省电模式切换开关9036、卡扣9033以及操作开关9038。
在显示部9631a中，可以将其一部分用作触摸屏的区域9632a，并且可以通过接触所显示的操作键9638来输入数据。此外，在显示部9631a中，作为一个例子示出一半区域只具有显示功能的结构、另一方区域具有触摸屏功能的结构，但是不局限于该结构。也可以采用显示部9631a的整个区域具有触摸屏功能的结构。例如，可以使显示部9631a的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸屏，并且将显示部9631b用作显示画面。
此外，显示部9631b与显示部9631a同样，可以将显示部9631b的一部分用作触摸屏的区域9632b。此外，通过使用手指或触屏笔等接触触摸屏的区域9632b所显示的操作键中键盘显示切换按钮9639所显示的位置，可以在显示部9631b显示键盘按钮。
此外，也可以对触摸屏的区域9632a和触摸屏的区域9632b同时进行触摸输入。
另外，显示模式切换开关9034能够切换竖屏显示和横屏显示等显示的方向、并可以选择黑白显示或彩色显示的切换等。根据内置于平板终端中的光传感器所检测出的使用时的外部光的光量，省电模式切换开关9036可以将显示的亮度设定为最适合的亮度。平板终端除了光传感器以外还可以内置陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
此外，图6A示出显示部9631b的显示面积与显示部9631a的显示面积相同的例子，但是不局限于此，一方的尺寸和另一方的尺寸可以不同，并且它们的显示质量也可以有差异。例如可以使用显示部中的一方能够进行比另一方更高分辨率地显示的显示面板。
图6B是合上的状态，并且平板终端包括框体9630、太阳能电池9633、充放电控制电路9634、电池9635以及DCDC转换器9636。此外，在图6B中，作为充放电控制电路9634的一个例子示出具有电池9635和DCDC转换器9636的结构，并且电池9635包括本发明的一个方式的蓄电装置。
此外，平板终端可以对折，因此可以为不使用时合上框体9630的状态。因此，可以保护显示部9631a和显示部9631b，因而能够提供一种具有良好的耐久性且从长期使用的观点来看可靠性优异的平板终端。
此外，图6A和图6B所示的平板终端还可以具有如下功能：显示各种各样的信息（静态图像、动态图像、文字图像等）的功能；将日历、日期或时刻等显示在显示部上的功能；对显示在显示部上的信息进行触摸输入操作或编辑的触摸输入功能；通过各种各样的软件（程序）控制处理的功能等。
通过使用安装在平板终端的表面的太阳能电池9633，可以将电力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。另外，可以将太阳能电池9633设置在框体9630的一面或双面，而可以采用高效地进行电池9635的充电的结构。另外，当作为电池9635使用本发明的一个方式的蓄电装置时，有可以实现小型化等的优点。
另外，参照图6C所示的方框图对图6B所示的充放电控制电路9634的结构和工作进行说明。图6C示出太阳能电池9633、电池9635、DCDC转换器9636、转换器9637、开关SW1至开关SW3以及显示部9631。电池9635、DCDC转换器9636、转换器9637、开关SW1至开关SW3对应于图6B所示的充放电控制电路9634。
首先，这里说明在使用外部光使太阳能电池9633发电时的工作的例子。使用DCDC转换器9636对太阳能电池所产生的电力进行升压或降压以使它成为用来对电池9635进行充电的电压。然后，当利用来自太阳能电池9633的电力使显示部9631工作时使开关SW1导通，并且，使用转换器9637将其升压或降压到显示部9631所需要的电压。另外，当不进行显示部9631中的显示时，可以采用使开关SW1截止且使开关SW2导通来对电池9635进行充电的结构。
注意，作为发电方式的一个例子示出了太阳能电池9633，但是不局限于此，也可以使用压电元件（piezoelectric element）或热电转换元件（帕尔贴元件（peltierelement））等其他发电方式进行电池9635的充电的结构。例如，也可以使用能够以无线（不接触）的方式收发电力来进行充电的无线电力传输模块或组合其他充电方式进行充电的结构。
当然，只要具备本发明的一个方式的蓄电装置，就不局限于图6A至图6C所示的电气设备。
另外，本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施方式5
另外，参照图7A和图7B对利用来自本发明的一个方式的蓄电装置的电力通过电动机推进的移动体的例子进行说明。
可以将本发明的一个方式的蓄电装置用作控制电池。通过利用插件技术或非接触供电从外部供应电力可以给控制电池充电。另外，当移动体为铁路用电动车辆时，可以从架空电缆或导电轨供应电力来进行充电。
图7A和图7B示出电动汽车的一个例子。电动汽车9700安装有蓄电装置9701。蓄电装置9701的电力由控制电路9702调整输出而供应到驱动装置9703。控制电路9702由具有未图示的ROM、RAM、CPU等的处理装置9704控制。
驱动装置9703是由单个直流电动机或单个交流电动机、或电动机和内燃机的组合而构成的。处理装置9704根据电动汽车9700的驾驶员的操作信息（加速、减速、停止等）、行车时的信息（爬坡、下坡等信息，或者主动轮受到的负荷信息等）等的输入信息，向控制电路9702输出控制信号。控制电路9702利用处理装置9704的控制信号调整从蓄电装置9701供应的电能，控制驱动装置9703的输出。当安装交流电动机时，虽然未图示，但是还安装有将直流转换为交流的反相器。
通过利用插件技术从外部供应电力可以给蓄电装置9701充电。例如，从商用电源通过电源插座给蓄电装置9701进行充电。通过AC/DC转换器等转换装置可将来自外部的电力转换为具有恒定电压值的直流定电压来进行充电。通过安装本发明的一个方式的蓄电装置作为蓄电装置9701，可以有助于缩短充电时间等并改进便利性。此外，通过充放电速度的提高，可以有助于电动汽车9700的加速力的提高，还可以有助于电动汽车9700的性能的提高。而且，如果通过提高蓄电装置9701的特性能够进行蓄电装置9701本身的小型轻量化，则有助于实现车辆的轻量化，因此也可以减少燃料效率。
此外，本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
实施例1
本实施例示出：在本发明的一个方式的非水电解质所包含的离子液体中，对该离子液体所包含的脂环季铵阳离子与具有供电子性的取代基之间的相互作用进行计算的结果。
在本实施例中，利用量子化学计算算出以通式（G1）中的R1至R5的取代基为甲基的以下述结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的9种脂环季铵阳离子的最低空轨道能级（LUMO能级）。表1示出其结果。另外，在表1中，作为比较例示出具有与锂的氧化还原电位相同程度的还原电位的离子液体的阳离子、即（N-甲基-N-丙基哌啶（propyl piperidinium））阳离子（参照结构式（α-10））的最低空轨道能级（LUMO能级）。
[表1]
LUMO能级
结构式(α-1) -3.047[eV]
结构式(α-2) -3.174[eV]
结构式(α-3) -3.192[eV]
结构式(α-4) -2.941[eV]
结构式(α-5) -3.013[eV]
结构式(α-6) -2.877[eV]
结构式(α-7) -3.125[eV]
结构式(α-8) -3.102[eV]
结构式(α-9) -2.970[eV]
结构式(α-10) -3.244[eV]
在本实施例的量子化学计算中，利用密度泛函理论法（DFT）计算了以结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的脂环季铵阳离子及（N-甲基-N-丙基哌啶）阳离子的基态、三重态激发的最佳分子结构。以电势能、电子间静电能、电子的运动能及包括所有复杂的电子间相互作用在内的交换相关能的总和表示DFT的总能量。在DFT中，由于使用以电子密度表示的单电子势的泛函(函数的函数之意)来近似表示交换相关相互作用，所以计算速度快且精度高。在此，利用作为混合泛函的B3LYP来规定涉及交换和相关能的各参数的权重。此外，以6-311（对每个原子价轨道使用三个缩短函数的三重分裂价层（triple split valence）基底类的基底函数）作为基底函数而将它应用到所有原子上。通过上述基底函数，例如关于氢原子考虑到1s至3s的轨道，而关于碳原子考虑到1s至4s、2p至4p的轨道。再者，为了提高计算精度，作为极化基底类，对氢原子加上p函数，对氢原子以外的原子加上d函数。
另外，作为量子化学计算程序，使用Gaussian09。使用高性能计算机(SGI株式会社制，Altix4700)来进行计算。注意，在最稳定结构及真空中对以结构式（α-1）至结构式（α-10）表示的所有的脂环季铵阳离子进行量子化学计算。
另外，通过和具有与锂的氧化还原电位相同程度的还原电位的（N-甲基-N-丙基哌啶）阳离子的LUMO能级进行比较，可以相对地评价阳离子对锂的抗还原性。就是说，如果以结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的脂环季铵阳离子的LUMO能级高于（N-甲基-N-丙基哌啶）阳离子的LUMO能级，则包含以结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的脂环季铵阳离子的离子液体对锂具有高的抗还原性。
在表1中，以结构式（α-10）表示的比较例的（N-甲基-N-丙基哌啶）阳离子的LUMO能级为-3.244eV，以结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的脂环季铵阳离子的LUMO能级都高于-3.244eV。
由此，可以确认到：包含以结构式（α-1）至结构式（α-9）表示的脂环季铵阳离子的离子液体对典型的低电位负极材料锂具有高的抗还原性。这是因为如下缘故：当将具有供电子性的取代基引入到脂环季铵阳离子时产生诱导效应，由此诱导效应而使脂环季铵阳离子的电极化不均被缓和，从而使电子的接收变得困难。
如上所述，通过将具有供电子性的取代基引入到脂环季铵阳离子，可以降低包含该脂环季铵阳离子的离子液体的还原电位。因此，通过使用包含使还原电位降低的离子液体的本发明的一个方式的非水电解质，可以制造循环特性良好且可靠性高的蓄电装置。
另外，本实施例可以与其他实施方式及实施例所记载的结构适当地组合而实施。
实施例2
在本实施例中，对本发明的一个方式的非水电解质中含有的非水溶剂的燃烧性进行说明。具体地，确认混合了以结构式（α-11）表示的离子液体1，3-二甲基-1-丙基哌啶双（氟磺酰基）酰胺（简称：3mPP13-FSA）和碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯的非水溶剂是否起火。
首先，对3mPP13-FSA的合成例进行说明。
对甲酸（15.6g，300mmol）在水冷下缓慢加入3-甲基哌啶（1.98g，200mmol）。接着，对该溶液加入甲醛（22.5ml，300mmol），加热到100°C，在产生气泡之后冷却至室温，并搅拌约30分钟。然后，再次加热并回流1小时。
在使用碳酸钠中和甲酸之后，利用己烷萃取该溶液，利用硫酸镁干燥，然后蒸馏而去除溶剂来得到淡黄色液体；1，3-二甲基哌啶（12.82g，113mmol）。
对添加有该淡黄色液体的二氯甲烷（10ml）中加入溴丙烷(20.85g,170mmol)，加热并回流24小时，由此产生白色沉淀。在过滤之后，利用乙醇/乙酸乙酯对残留物质进行再结晶，在80℃下减压干燥24小时，从而得到白色固体；1，3-二甲基-1-丙基哌啶溴化物（19.42g，82mmol）。
接着，在纯水中，混合并搅拌1，3-二甲基-1-丙基哌啶溴化物（17.02g，72mmol）和双（氟磺酰基）酰亚胺合钾（17.04g，78mmol），从而立即得到不溶于水的离子液体。在利用二氯甲烷萃取该离子液体之后，利用纯水洗涤6次，通过-80℃的捕集器在60℃下进行真空干燥，从而得到离子液体；1，3-二甲基-1-丙基哌啶双（氟磺酰基）酰亚胺（20.62g，61mmol）。
通过利用核磁共振(NMR)方法及MS光谱确认到通过上述步骤合成的化合物是目的物1，3-二甲基-1-丙基哌啶双（氟磺酰基）酰亚胺。
以下示出所得到的化合物的1H NMR数据。
1H-NMR(CDCl3,400MHz,298K):δ(ppm)1.02-1.09(m,6H),1.21-1.26,1.69-1.75(m,2H),1.83-1.91(m,2H),1.94-1.97(m,2H),1.97-2.15(m,1H),2.77-2.87,3.30-3.43(m,2H),3.05,3.10(s,3H),3.15-3.54(m,2H),3.25-3.29(m,2H)
另外，图8A和8B示出1H NMR图。此外，图8B是在图8A中的0.750ppm至3.75ppm的范围的放大图。
下面示出得到的化合物的电喷雾电离质谱（Electro Spray Ionization MassSpectrometry：ESI-MS）光谱的测量结果。
MS（ESI-MS）：m/z=156.2（M）＋；C10H22N（156.2），179.98（M）-；F2NO4S2（180.13）
接着，制造混合了得到的3mPP13-FSA和碳酸亚乙酯的样品。另外，将3mPP13-FSA和碳酸亚乙酯的混合比（重量比）为1：1的非水溶剂作为非水溶剂1，将该混合比为7：3的非水溶剂作为非水溶剂2。另外，将3mPP13-FSA和碳酸亚丙酯的混合比（重量比）为1：1的非水溶剂作为非水溶剂3，并将该混合比为7：3的非水溶剂作为非水溶剂4。
分别使玻璃纤维滤纸浸含非水溶剂1至非水溶剂4，并将浸含有非水溶剂1的玻璃纤维滤纸作为样品1，将浸含有非水溶剂2的玻璃纤维滤纸作为样品2，将浸含有非水溶剂3的玻璃纤维滤纸作为样品3，并将浸含有非水溶剂4的玻璃纤维滤纸作为样品4。
另外，作为比较例，使用浸含有如下非水电解质的玻璃纤维滤纸作为样品5，该非水电解质是碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯以体积比1：1混合的非水溶剂中含有1mol/L六氟磷酸锂的非水电解质。
接着，分别使样品1至样品5靠近火，确认3秒后是否起火。若3秒后没有起火，再用火烧2秒钟，确认是否起火。若靠近火5秒后还没有起火，再用火烧5秒钟，确认是否起火。也就是说，在将样品靠近火3秒、5秒、10秒后确认是否起火。
表2示出其结果。在表2中，叉的标记表示样品起火，圆圈的标记表示样品没有起火。
[表2]
3秒后 5秒后 10秒后
样品1 ○ × -
样品2 ○ ○ ○
样品3 ○ × -
样品4 ○ ○ ○
样品5 × - -
由表2可以确认：仅含有碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯的样品5在靠近火之后立刻起火；样品1及样品3在靠近火3秒间没有起火，但是在靠近火5秒后起火；样品2及样品4在靠近火10秒间没有确认到起火。
由上可确认，当本发明的一个方式的非水电解质的溶剂中含有的离子液体的量为该溶剂的单位重量的70wt％以上时，非水电解质可发挥作为难燃性非水溶剂的功能。因此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造安全性高的蓄電装置。
实施例3
在本实施例中，对本发明的一个方式的非水电解质中含有的载体离子的嵌脱反应进行评价。具体地，为了评价该载体离子对石墨的嵌脱反应，制造一个电极使用石墨、另一个电极使用锂箔的石墨-锂半电池（half cell），并对该半电池进行循环伏安法（CyclicVoltammetry：CV）测量。
参照图9对石墨-锂半电池的制造方法进行说明。
制造的半电池包括：发挥作为外部端子的功能的框体171及框体172；正极148；负极149；环状绝缘体173；隔离体156；隔离物181；以及垫圈183。另外，正极148发挥作为石墨-锂半电池的工作电极的功能，负极149发挥作为石墨-锂半电池的对电极的功能。
作为正极148，在铝箔（16.156φ）的正极集电体142上设置有正极活性物质与导电助剂与粘合剂的比例为85：15：7.5（重量比）的正极活性物质层143。另外，作为该正极活性物质使用石墨（JFE化学株式会社制造的TSG-A1）。
负极149使用锂箔（15φ）。隔离体156使用沃特曼公司制造的玻璃纤维滤纸GF/C。
并且，将正极148浸渍于本发明的一个方式的非水电解质中1小时。在该非水电解质中，双（三氟甲磺酰基）酰胺合锂（LiTFSA）溶解于以实施例2说明的方法制造的3mPP13-FSA和碳酸亚乙酯混合的非水溶剂。
并且，框体171及框体172使用不锈钢（SUS）形成。另外，隔离物181及垫圈183也使用不锈钢（SUS）形成。
将上述浸渗有非水电解质的正极148、负极149及隔离体156如图9所示那样将框体171放在下面并从底侧依次层叠正极148、隔离体156、环状绝缘体173、负极149、隔离物181、垫圈183、框体172，并使用“硬币型电池压合机”将框体171及框体172压合，由此制造石墨-锂半电池。
在制造的半电池中，将使用3mPP13-FSA与碳酸亚乙酯的混合比（重量比）为1：1的非水溶剂的半电池作为半电池1。同样地，将使用该混合比（重量比）为8：2的非水溶剂的半电池作为半电池2，并将使用该混合比（重量比）为7：3的非水溶剂的半电池作为半电池3。另外，作为比较例，将使用3mPP13-FSA的单一溶剂的半电池作为半电池4。
接着，对半电池1至半电池4进行CV测量。在扫描电位为0至1.5V，扫描速度为0.1mV/秒的条件下进行测量。另外，作为CV测量的参比电极使用锂金属，电位的扫描进行了3次循环，图10A示出第1次循环的电流-电位曲线。
在图10A中，横轴表示工作电极的电位（vs.Li/Li＋），纵轴表示因氧化还原而产生的电流。另外，作为CV测量的电流值，负值表示还原电流，正值表示氧化电流。流有还原电流说明发生了作为载体离子的锂离子的嵌入反应，流有氧化电流说明发生了锂离子的脱离反应。
由图10A可以确认在所有的半电池中都发生了锂离子的嵌脱反应。另外，还确认到随着3mPP13-FSA的含有量减少及碳酸亚乙酯的含有量增加，氧化电流及还原电流的绝对值增大。此外，可以说氧化电流及还原电流的绝对值越大，越容易发生锂离子的嵌脱。也就是说，3mPP13-FSA的含有量越少及碳酸亚乙酯的含有量越多时，越容易发生锂离子的嵌脱。但是，当如半电池1那样碳酸亚乙酯的含有量过多时，实施例2中说明的难燃性会低下，因此优选使3mPP13-FSA的含有量多于碳酸亚乙酯的含有量。
另外，图10B示出将图10A的纵轴扩大到-0.2V至0.2V的范围的图。由图10B可以确认半电池1在横轴0.7V付近出现峰值电流。如半电池2、3、4那样，随着3mPP13-FSA的含有量的增加，图中由箭头标出的横轴0.7V付近的还原电流峰值降低。
如上所述，通过使本发明的一个方式的非水电解质的溶剂中的离子液体的量为该溶剂的单位重量的70wt％以上，可以使溶剂具有难燃性并可以容易地发生锂离子的嵌脱反应。因此，通过使用本发明的一个方式的非水溶剂，可以制造安全性高且充放电率特性良好的蓄电装置。
实施例4
在本实施例中，对本发明的一个方式的蓄电装置的充放电特性进行说明。具体地，使用本发明的一个方式的非水电解质制造硬币型锂二次电池并对其充放电特性进行评价。另外，作为本实施例中的硬币型锂二次电池，制造一个电极使用磷酸铁锂（LiFePO4）、另一个电极使用石墨的磷酸铁锂-石墨全电池（full cell）。
参照图11对磷酸铁锂-石墨全电池的制造方法进行说明。
制造的全电池包括：发挥作为外部端子的功能的框体171及框体172；正极148；负极149；环状绝缘体173；隔离体156；隔离物181；以及垫圈183。
作为正极148，在铝箔（15.958φ）的正极集电体142上设置有正极活性物质与导电助剂与粘合剂的比例为85：8：7（重量比）的正极活性物质层143。另外，作为该正极活性物质使用磷酸铁锂（22.21mg至25.02mg）。
作为负极149，在铝箔（16.156φ）的负极集电体145上设置负极活性物质与导电助剂与粘合剂的比例为85：15：7.5（重量比）的负极活性物质层146。另外，作为该负极活性物质使用石墨（JFE化学株式会社制造的TSG-A110.69mg）。
作为隔离体156使用沃特曼公司制造的玻璃纤维滤纸GF/C。
并且，将正极148浸渍于本发明的一个方式的非水电解质中1小时。在该非水电解质中，双（三氟甲磺酰基）酰胺合锂（LiTFSA）以浓度1.0mol/L溶解于以实施例2说明的方法制造的3mPP13-FSA和碳酸亚乙酯混合的非水溶剂。
并且，框体171及框体172使用不锈钢（SUS）形成。另外，隔离物181及垫圈183也使用不锈钢（SUS）形成。
将上述浸渗有非水电解质的正极148、负极149及隔离体156如图11所示那样将框体171放在下面并从底侧依次层叠正极148、隔离体156、环状绝缘体173、负极149、隔离物181、垫圈183、框体172，并使用“硬币型电池压合机”将框体171及框体172压合，由此制造磷酸铁锂-石墨全电池。
在制造的全电池中，将使用3mPP13-FSA与碳酸亚乙酯的混合比（重量比）为8：2的非水溶剂的全电池作为全电池1。作为比较例，将使用碳酸亚乙酯的单一溶剂的全电池作为全电池2。
接着，对全电池1及全电池2的充放电特性进行测量。该测量使用充放电测量机（东洋系统株式会社制造）在室温下进行。另外，该测量的充电方式采用定电流定电压充电方式，以0.2C的放电率进行定电流充电之后，进行4.3V的低电压充电。另外，充电完了是指定电压充电期间内流过的电流值低于相当于0.01C的电流值的状态。
图12A示出全电池1（实线）及全电池2（虚线）的充电特性，横轴表示正极活性物质每单位重量的容量[mAh/g]，纵轴表示充电时流过全电池1或全电池2的电流值。另外，在图12A中，定电流充电期间的电流值不同是由于正极活性物质重量不同而引起的。但是，由于正极活性物质的重量对充电特性行为的影响极小，因此可以认为全电池1与全电池2的不同之处在于非水电解质中的非水溶剂的不同。
由图12A可以确认：作为非水电解质的溶剂使用混合3mPP13-FSA与碳酸亚乙酯的非水溶剂的全电池1在从定电流充电期间切换到定电压充电期间时，电流值急剧下降，降至低于相当于0.01C的电流值，由此可以确认充电完了。另一方面，使用碳酸亚乙酯的单一溶剂作为非水电解质的溶剂的全电池2在从定电流充电期间切换到定电压充电期间之后，电流值继续变化，不低于相当于0.01C的电流值，由此可以确认充电没有结束。也就是说，全电池2在定电压充电期间内也持续流过电流，由此可以认为在充电反应之外还发生了非水电解质（尤其是非水溶剂）的分解。
另外，图12B示出全电池1的充放电特性，横轴表示正极活性物质每单位重量的容量[mAh/g]，纵轴表示充放电电压[V]。由图12B可以确认：作为非水电解质的溶剂使用混合3mPP13-FSA与碳酸亚乙酯的非水溶剂的全电池1的充放电效率良好。
由上可知，通过使用混合3mPP13-FSA与碳酸亚乙酯的非水溶剂作为非水电解质的溶剂，可以抑制定电压充电期间的延长，由此可以制造不可逆容量小且具有良好的充放电特性的蓄电装置。

Claims (21)

1.一种电解质，包括：
碱金属盐；
环酯；以及
以通式(G2)表示的离子液体，
其中，R1至R5分别表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R1至R5的至少一个表示具有1至4个碳原子的烷基，R6及R7表示不同的具有1至4个碳原子的烷基，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一个，并且
其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体和所述环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％。
2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述离子液体以通式(G1)表示，
3.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述环酯为碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯。
4.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，A1 -表示(CnF2n+1SO2)2N-、CF2(CF2SO2)2N-和(CmF2m+1SO3)-中的任一个，其中n为0至3，m为0至4。
5.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，R2表示甲基，R1和R3至R5分别表示氢，R6表示甲基，R7表示丙基。
6.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述电解质中的所述碱金属盐为锂盐。
7.一种蓄电装置，包括：
正极；
负极；以及
电解质，
其中所述电解质包括：
环酯；
碱金属盐；以及
以通式(G2)表示的离子液体，
其中，R1至R5分别表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R1至R5的至少一个表示具有1至4个碳原子的烷基，R6及R7表示不同的具有1至4个碳原子的烷基，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一个，并且
其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体和所述环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％。
8.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，所述离子液体以通式(G1)表示，
9.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，所述环酯为碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯。
10.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，所述电解质中的所述碱金属盐为锂盐。
11.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，A1 -表示(CnF2n+1SO2)2N-、CF2(CF2SO2)2N-和(CmF2m+1SO3)-中的任一个，其中n为0至3，m为0至4。
12.根据权利要求7所述的蓄电装置，其特征在于，R2表示甲基，R1和R3至R5分别表示氢，R6表示甲基，R7表示丙基。
13.一种液体，包括：
环酯；以及
以通式(G3)表示的离子液体，
其中，R1至R4表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R1至R4的至少一个表示具有1至4个碳原子的烷基，R5及R6表示不同的具有1至4个碳原子的烷基，A1 -表示一价酰亚胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根和六氟磷酸根中的任一个。
14.根据权利要求13所述的液体，其特征在于，所述离子液体以通式(G4)表示，
15.根据权利要求13所述的液体，其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体和所述环酯的单位重量的70wt％以上且低于100wt％。
16.根据权利要求13所述的液体，其特征在于，所述环酯为碳酸亚乙酯。
17.根据权利要求13所述的液体，其特征在于，A1 -表示(CnF2n+1SO2)2N-、CF2(CF2SO2)2N-和(CmF2m+1SO3)-中的任一个，其中n为0至3，m为0至4。
18.一种电解质，包括：
权利要求13～17中任一项所述的液体；以及
碱金属盐。
19.根据权利要求18所述的电解质，其特征在于，所述电解质中的所述碱金属盐为锂盐。
20.根据权利要求18所述的电解质，其特征在于，所述离子液体含量为所述离子液体、所述环酯和所述碱金属盐的单位重量的50wt％以上且低于80wt％。
21.一种蓄电装置，包括：
正极；
负极；以及
电解质，
其中所述电解质包括：
权利要求13～17中任一项所述的液体；以及
碱金属盐。
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