CN103782440B - 电池用电解液及其制造方法、以及具备该电解液的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供发挥优异的离子传导性的电池用电解液及其制造方法、以及具备该电解液的电池。一种电池用电解液，其特征在于，含有下述通式（1）表示的介离子化合物。（上述通式（1）中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基。）
Description
技术领域
本发明涉及发挥优异的离子传导性的电池用电解液及其制造方法、以及具备该电解液的电池。
背景技术
二次电池是除了能够将化学能转换成电能以外，还能够通过使电流向与放电时相反的方向流动，将电能转换成化学能而蓄积（充电）的电池。在二次电池中，锂二次电池由于能量密度高，所以作为笔记本型的个人计算机、移动电话机等移动设备的电源而被广泛应用。
在锂二次电池中，作为负极活性物质而使用了石墨（表示为C）时，在放电时，在负极进行下述式（I）的反应。
LixC→C+xLi++xe-（I）
（上述式（I）中，0＜x＜1。）
在上述式（I）中生成的电子经由外部电路，以外部的负荷工作后，到达正极。然后，在上述式（I）中生成的锂离子（Li+）从负极侧向正极侧通过电渗在由负极与正极所夹持的电解质内移动。
另外，作为正极活性物质而使用了钴酸锂（Li1-xCoO2）时，在放电时，在正极进行下述式（II）的反应。
Li1-xCoO2+xLi++xe-→LiCoO2（II）
（上述式（II）中，0＜x＜1。）
在充电时，在负极和正极分别进行上述式（I）和式（II）的逆反应，在负极由于石墨嵌入而插入锂的石墨（LixC）在正极由于钴酸锂（Li1-xCoO2）再生而变得能够再放电。。
在以往的锂二次电池中，电解液使用具有挥发性的有机溶剂，因此在安全性的提高上存在限度。
对此，作为用于提高安全性的对策，一直以来已知将离子液体（常温熔融盐）用于电解液的锂二次电池。在这里，离子液体是指在100℃以下为液体的盐，一般具有不挥发性。这样的电解液具有如下的优点：不仅可以提高安全性，而且电位窗（电位区域）比较宽，进而显示出比较高的离子传导性。
作为具备离子液体的锂二次电池的技术，专利文献1中记载有一种非水电解质二次电池的技术，其特征在于，具备正极、负极、以及含有离子液体和烯丙基磷酸酯（盐）的非水电解质。
另一方面，由于具有宽的电位窗和低熔点，因此，近年来，四唑介离子化合物受到关注。专利文献2中记载了在1位具有烷基或芳基、在3位具有烷基的四唑介离子化合物的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-035413号公报
专利文献2：国际公开第2008/056776号
发明内容
专利文献1的说明书的［0090］段记载有使用在作为离子液体的一种的N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺中溶解作为锂盐的一种的双三氟甲磺酰亚胺锂而得到的电解质。但是，经过本发明的发明人等的研究，结果明确了使用这样的以往的离子液体的电解质的离子电导率低。
专利文献2的说明书的［0092］段给出了该文献中记载的四唑介离子化合物向锂二次电池应用的启示。但是，该文献中仅记载了该四唑介离子化合物的熔点、沸点和循环伏安法的数据、以及将该四唑介离子化合物用作溶剂的Knoevenagel缩合反应的实验结果。因此，在该文献中，对于将该四唑介离子化合物用于锂二次电池的具体的方式、效果没有任何记载。
本发明是鉴于上述实际情况而进行的，目的在于提供发挥优异的离子传导性的电池用电解液及其制造方法、以及具备该电解液的电池。
本发明的电池用电解液的特征在于，含有下述通式（1）表示的介离子化合物。
（上述通式（1）中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基。）
在本发明中，优选进一步以0.32～1.4mol/kg的浓度含有锂盐。
在本发明中，更优选进一步以0.5～1.4mol/kg的浓度含有锂盐。
本发明可以是用于锂空气电池的电解液。
本发明的电池的特征在于，至少具备正极、负极、以及存在于该正极和该负极之间的电解质，上述正极、上述负极和上述电解质中的至少任意一个包含上述电池用电解液。
本发明的电池用电解液的制造方法的特征在于，具有：分别准备上述通式（1）表示的介离子化合物和锂盐的工序、以及、至少混合上述介离子化合物和锂盐来制备水分浓度200ppm以下的电解液的工序。
在本发明的制造方法中，优选在上述制备工序中，电解液中的锂盐浓度为0.32～1.4mol/kg。
在本发明的制造方法中，更优选在上述制备工序中，电解液中的锂盐浓度为0.5～1.4mol/kg。
本发明的制造方法可以是锂空气电池用电解液的制造方法。
在本发明的制造方法中，上述介离子化合物可以在碱性条件下合成。
根据本发明，通过包含分子尺寸比较小的介离子化合物，能够使电解液的粘度比以往的电解液更低，其结果，与以往的电解液相比，能够提高锂离子电导率。
附图说明
图1是表示包含锂盐和阳离子部分比较小的介离子化合物、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图。
图2是表示包含锂盐和阳离子部分比较小的介离子化合物、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图。
图3是表示本发明的电池的层结构的一个例子的图，是示意性地表示在层叠方向切割的截面的图。
图4是比较了实施例2、比较例2和比较例5的电解液的粘度的棒状图。
图5是比较了实施例3、实施例4、比较例3、比较例6和比较例7的锂电池用电解液的锂离子电导率的棒状图。
图6是比较了实施例1、实施例2和实施例4-实施例6、以及比较例1、比较例2和比较例4的锂电池用电解液的锂离子电导率的图表。
图7是比较了实施例1、实施例2和实施例4-实施例6、以及比较例1、比较例2和比较例4的锂电池用电解液的基于锂高速输送的电导率的图表。
图8是表示实施例7-实施例9和比较例8的锂空气电池的放电IV特性的图表。
图9（a）是表示了包含锂盐和有机溶剂、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图，
图9（b）是表示了包含锂盐和阳离子部分的体积大的介离子化合物、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图。
图10（a）是表示了包含锂盐和有机溶剂、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图，
图10（b）是表示了包含锂盐和阳离子部分的体积大的介离子化合物、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图。
具体实施方式
1.电池用电解液
本发明的电池用电解液的特征在于，含有下述通式（1）表示的介离子化合物。
（上述通式（1）中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基。）
介离子化合物是指用单一的共价键结构、离子结构无法充分表示的五元杂环（或六元杂环）化合物，是在环内具有6π电子的化合物。认为具有四唑介离子结构的用于本发明的介离子化合物具有由4个氮原子和1个碳原子构成的5元环，通过将负电荷向环外氧挤出，获得芳香族性而稳定化。用于本发明的四唑介离子化合物通过极化而成为分子内盐，即具有离子性，通过选择烷基，在室温下成为液体。另外由于是分子内盐，与分子间盐相比，沸点低，容易蒸馏。
如上所述，使用了以往的离子液体的电解质的离子电导率低。本发明的发明人进行了研究，结果明确了以往的电解质中的离子电导率低是以往的离子液体的粘度高所引起的。
本发明的发明人进行了专心努力，结果发现了使用了上述通式（1）表示的介离子化合物的电解液具有难挥发性，比使用了离子液体的以往的电解液的粘度低、且特别是锂盐浓度高时由于锂离子的高速输送而发挥极其优异的锂离子传导性，从而完成了本发明。
图9（a）是表示包含锂盐和有机溶剂、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图。图9（b）是表示包含锂盐和阳离子部分的体积大的介离子化合物、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图。在图9（a）中，将有机溶剂分子11与锂离子的配位键用虚线的直线表示。在图9（b）中，为了方便，将阴离子部分（圆中带有负号）和阳离子部分（圆中带有正号）用实线连接来表示介离子化合物分子12，并且将该阴离子部分与锂离子的配位键用虚线的直线表示。另外，在图9（a）和（b）中，将锂离子和与该锂离子配位的数个有机溶剂分子或介离子化合物分子的集合体用虚线的圆表示。
如图9（a）所示，在锂盐浓度比较低的电解液中，锂离子与多个有机溶剂分子11几乎完全配位键合，因此，锂离子以多个有机溶剂分子11溶剂合的集合体的状态扩散。因此，认为就使用了体积大的有机溶剂分子的以往的电解液而言，每个该集合体的体积大，因此粘度高。
如图9（b）所示，在锂盐浓度比较低的电解液中，锂离子与介离子化合物分子12几乎完全配位键合，因此锂离子以介离子化合物分子12溶剂合的集合体的状态扩散。认为阳离子部分的体积大的介离子化合物的粘度虽然比以往的离子液体的粘度低，但比有机溶剂的粘度高，因此在使用了这样的介离子化合物的电解液中，锂离子难以被输送。作为不损害介离子化合物特有的难挥发性地实现进一步的低粘度化的方法之一，可以考虑控制介离子化合物的分子尺寸，将每个溶剂合的集合体的体积变小的方法。
图1是表示了包含锂盐和阳离子部分比较小的介离子化合物、且锂盐浓度比较低的电解液的扩散情况的模式图。在图1中，也与图9（b）同样，为了方便，将阴离子部分与阳离子部分用实线连接来表示介离子化合物分子13，并且，将该阴离子部分与锂离子的配位键用虚线的直线表示。另外，在图1中，将锂离子和与该锂离子配位的数个介离子化合物分子的集合体也用虚线的圆表示。
如图1所示，即使在使用了阳离子部分比较小的介离子化合物的情况下，在锂盐浓度比较低的电解液中，锂离子以多个介离子化合物分子13溶剂合的集合体的状态扩散。但是，由于阳离子部分的尺寸比较小，所以该集合体本身的体积也小。像这样使用了阳离子部分的尺寸比较小的介离子化合物的电解液与以往的电解液相比粘度低、锂离子容易扩散，因此与以往的电解液相比，锂离子电导率高。
作为阳离子部分的尺寸的调节方法，例如可举出调节上述通式（1）所示的四唑环的1位的烷基R2和3位的烷基R1内的至少任意一个烷基中的烷基链长度、烷基的键合状态等的方法。
从锂离子和介离子化合物的集合体的尺寸变的更小、电解液的粘度变低的观点考虑，优选烷基链长度越短越好。如上所述，在本发明中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基，该碳原子数优选为1～2，更优选R1和R2中的任意一方为1、任意的另一方为2。
从锂离子和介离子化合物的集合体的尺寸变的更小的观点考虑，就烷基链而言，与支链相比，更优选直链。在本发明中，R1和R2内的至少任意一个碳原子数为3时，就该碳原子数为3的基团而言，与异丙基相比，更优选正丙基。
本发明的电池用电解液通过含有钠盐而可以用于钠电池，通过含有钾盐而也可以用于钾电池。同样地，本发明的电池用电解液还可以用于镁电池、钙电池等。另外，本发明的电池用电解液可以用作一次电池的电解液，也可以用作二次电池的电解液。
优选本发明的电池用电解液除了上述介离子化合物以外，进一步含有锂盐作为支持盐。作为锂盐，例如可举出LiOH、LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6等无机锂盐；LiCF3SO3、LiN（SO2CF3）2（Li-TFSA）、LiN（SO2C2F5）2和LiC（SO2CF3）3等有机锂盐。这样的锂盐可以仅使用1种，也可以将2种以上组合使用。
通过含有锂盐，本发明的电池用电解液例如可以用于锂电池。
电池用电解液中的锂盐的浓度优选为0.10～2.4mol/kg。如果锂盐浓度小于0.10mol/kg，则锂盐浓度过低，锂离子的量过少，因此有可能锂输送变差。另一方面，如果锂盐浓度超过2.4mol/kg，则锂盐浓度过高，因此电解液的粘度变得过高，结果有可能锂输送变差。
电池用电解液中的锂盐的浓度更优选为0.32mol/kg以上，进一步优选为0.5mol/kg以上。电池用电解液中的锂盐的浓度更优选为1.4mol/kg以下。
特别是如实施例所示，锂盐浓度为0.35mol/kg的锂电池用电解液（实施例3）的锂离子电导率为0.66mS/cm，比以往的电解液高。另外，锂盐浓度为0.5mol/kg的锂电池用电解液（实施例4）的锂离子电导率为0.81mS/cm，更高。
以下所述的锂离子的高速输送的观点考虑，极优选电池用电解液中的锂盐的浓度为0.5～1.4mol/kg。
图10（a）是表示了包含锂盐和有机溶剂、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图。图10（b）是表示了包含锂盐和阳离子部分的体积大的介离子化合物、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图。用虚线表示配位键、将介离子化合物的阴离子部分与阳离子部分用实线连接而示出、以及将包含锂离子的集合体用虚线包围而示出的情况与图9（a）和（b）同样。
如图10（a）和（b）所示，在锂盐浓度比较高的电解液中，与图9（a）和（b）所示的锂盐浓度比较低的电解液相比，与锂离子配位键合的溶剂少。
图10（a）所示的有机溶剂分子11（典型例是聚碳酸酯（PC））通常不具有部分电荷，因此与锂离子的相互作用小。因此，认为就锂离子与有机溶剂分子11而言，一旦配位键被切断就难以再配位键合，因此锂离子仅以有机溶剂分子11溶剂合的集合体的状态扩散。
图10（b）所示的介离子化合物分子12由于阳离子部分的体积大，所以难以发生介离子化合物分子12间的锂离子交换。因此，认为锂离子仅以该体积大的介离子化合物12溶剂合的集合体的状态扩散。
图2是表示了包含锂盐和阳离子部分比较小的介离子化合物、且锂盐浓度比较高的电解液的扩散情况的模式图。在图2中，也与图10（b）同样，为了方便，将阴离子部分与阳离子部分用实线连接来表示介离子化合物分子13，并且，用虚线表示该阴离子部分与锂离子的配位键。
如图2所示，使用了阳离子部分比较小的介离子化合物的情况下，介离子化合物分子13彼此的距离比较近。另外，介离子化合物分子13相对于锂离子的数量少，因此介离子化合物分子13相对于各个锂离子的相互作用弱，锂离子可以与更多的介离子化合物分子13配位键合。其结果，认为在介离子化合物分子13之间积极进行锂离子交换，锂离子能够单独扩散。
锂盐的浓度为0.5～1.4mol/kg的比较高的本发明的优选的电池用电解液由于对这样的所谓的锂高速输送的贡献大，因此与使用了有机溶剂或离子液体的以往电解液相比，锂离子电导率更高。
在本发明中，优选锂离子与介离子化合物的摩尔比为锂离子：介离子化合物＝1：20～1：2。介离子化合物相对于锂离子的摩尔比过小时，锂离子难以从介离子化合物的阴离子部分解离，有可能阻碍锂的高速输送。另一方面，介离子化合物相对于锂离子的摩尔比过大时，由于锂离子与介离子化合物分子完全配位键合而形成集合体，因此有可能无法充分享受上述的锂离子的高速输送的效果。
锂离子与介离子化合物的摩尔比更优选为锂离子：介离子化合物＝1：15～1：2.2，进一步优选为锂离子：介离子化合物＝1：13～1：2.5。
应予说明，锂离子与介离子化合物的摩尔比也可以由上述电解液中的锂盐的浓度进行换算。
本发明的电池用电解液除了上述介离子化合物和锂盐以外，还可以包含非水系电解质。
作为非水系电解质，可以使用非水系电解液和非水凝胶电解质。
非水系电解液通常含有上述的锂盐和非水溶剂。作为上述非水溶剂，例如可举出碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙基甲基酯（EMC）、碳酸乙酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙腈、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二甲氧基丙烷、二乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃和这些的混合物等。另外，从能够将溶存的氧以良好的效率用于反应的观点考虑，上述非水溶剂优选氧溶解性高的溶剂。非水系电解液中的锂盐的浓度例如在0.5～3mol/L的范围内。
另外，用于本发明的非水凝胶电解质通常是在非水系电解液中添加聚合物而凝胶化的电解质。例如，可以在上述的非水系电解液中添加聚环氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等聚合物，并进行凝胶化而得到。在本发明中，例如可以使用LiTFSA（LiN（CF3SO2）2）-PEO系的非水凝胶电解质。
本发明的电池用电解液的用途只要是作为电池材料的用途就没有特别限定。本发明的电池用电解液例如可以作为在电极间交换离子的电解质来使用，也可以作为用于提高电极内的离子传导性的电极用电解质来使用。
使用本发明的电池用电解液的电池的种类没有特别限定。本发明的电池用电解液例如可以在锂空气电池中使用，也可以在锂二次电池用电解液中使用，还可以在使用了上述其他金属离子的空气电池、二次电池等中使用。
2.电池
本发明的电池，其特征在于，至少具备正极、负极、以及存在于该正极与该负极之间的电解质，正极、负极和电解质中的至少任意一个含有上述电池用电解液。
图3是表示本发明的电池的层结构的一个例子的图，是示意性地表示在层叠方向切割的截面的图。应予说明，本发明的电池并不是仅限于该例子。
电池100具有具备正极活性物质层2和正极集电体4的正极6、具备负极活性物质层3和负极集电体5的负极7和由正极6和负极7所夹持的电解质1。
在本发明中，正极、负极和电解质中的至少任意一个包含上述本发明的电池用电解液。以下，对构成本发明的电池的正极、负极和电解质，以及可以很好地用于本发明的电池的间隔件和电池壳体详细说明。
用于本发明的正极优选具备具有正极活性物质的正极活性物质层，通常，除此之外具备正极集电体和与该正极集电体连接的正极引线。应予说明，本发明的电池为空气电池时，代替上述正极，具有包含空气极层的空气极。
以下，对作为正极采用具备正极活性物质层的正极的情况进行说明。
作为用于本发明的正极活性物质，具体而言，可举出LiCoO2、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNiPO4、LiMnPO4、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8、Li3Fe2（PO4）3和Li3V2（PO4）3等。其中，在本发明中，优选将LiCoO2作为正极活性物质使用。
用于本发明的正极活性物质层的厚度根据作为目标的电池的用途等而不同，优选为10～250μm，更优选为20～200μm，进一步优选为30～150μm。
作为正极活性物质的平均粒径，优选为1～50μm，更优选为1～20μm，进一步优选为3～5μm。这是因为如果正极活性物质的平均粒径过小，则存在操作性变差的可能性，如果正极活性物质的平均粒径过大，则有时难以得到平坦的正极活性物质层。应予说明，正极活性物质的平均粒径可以通过测定利用例如扫描型电子显微镜（SEM）观察到的活性物质载体的粒径，并进行平均而求出。
正极活性物质层可以根据需要而含有导电性材料和粘结剂等。
作为用于本发明的导电性材料，只要能够提高正极活性物质层的导电性，就没有特别限定，例如可举出乙炔黑、科琴黑等炭黑等。另外，正极活性物质层中的导电性材料的含量根据导电性材料的种类而不同，通常为1～10质量%。
作为用于本发明的粘结剂，例如可举出聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）等。另外，正极活性物质层中的粘结剂的含量只要是能够固定化正极活性物质等的程度的量即可，优选更少。粘结剂的含量通常为1～10质量%。
用于本发明的正极集电体具有进行上述正极活性物质层的集电的功能。作为上述正极集电体的材料，例如可举出铝、SUS、镍、铁和钛等，其中优选铝和SUS。另外，作为正极集电体的形状，例如可举出箔状、板状、网状等，其中优选为箔状。
正极活性物质层可以进一步含有正极用电解质。此时，作为正极用电解质，除了可以使用本发明的电池用电解液以外，还可以使用后述的电解液、凝胶电解质、固体电解质等。
制造用于本发明的正极的方法只要是能够得到上述正极的方法就没有特别限定。应予说明，形成正极活性物质层后，为了提高电极密度，可以对正极活性物质层实施加压。
以下，对作为正极采用了具备空气极层的空气极的情况进行说明。用于本发明的空气极层至少含有导电性材料。该空气极层可以根据需要进一步含有催化剂和粘结剂中的至少一方。
作为用于本发明的导电性材料，只要具有导电性就没有特别限定，例如可举出碳材料等。进而，碳材料可以具有多孔结构，也可以不具有多孔结构，在本发明中优选具有多孔结构。这是因为能够提供比表面积大、多的反应区。作为具有多孔结构的碳材料，具体可举出介孔碳等。另一方面，作为不具有多孔结构的碳材料，具体可举出石墨、乙炔黑、碳纳米管和碳纤维等。空气极层中的导电性材料的含量优选为65～99质量%，更优选为75～95质量%。这是因为，如果导电性材料的含量过少，则反应区减少，存在发生电池容量降低的可能性，如果导电性材料的含量过多，则催化剂的含量相对减少，存在无法充分发挥催化剂功能的可能性。
作为用于本发明的空气极用的催化剂，例如可举出钴酞菁和二氧化锰等。作为空气极层中的催化剂的含量，优选为1～30质量%，更优选为5～20质量%。这是因为，如果催化剂的含量过少，则存在无法充分发挥催化剂功能的可能性，如果催化剂的含量过多，则导电性材料的含量相对减少，反应区减少，有可能产生电池容量的降低。
从更顺利地进行电极反应的观点考虑，上述的导电性材料优选担载有催化剂。
上述空气极层至少含有导电性材料即可，优选进一步含有将导电性材料固定化的粘结剂。作为粘结剂，例如可举出聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）等。空气极层的粘结剂的含量没有特别限定，优选为30质量%以下，更优选为1～10质量%。
上述空气极层的厚度根据空气电池的用途等而不同，优选为2～500μm，更优选为5～300μm。
空气极层可以进一步含有空气极用电解质。此时，作为空气极用电解质，除了可以使用本发明的电池用电解液，还可以使用后述的电解液、凝胶电解质、固体电解质等。
用于本发明的空气极除了空气极层以外，还可以具备空气极集电体和与该空气极集电体连接的空气极引线。
用于本发明的空气极集电体进行空气极层的集电。作为空气极集电体的材料，只要具有导电性就没有特别限定，例如可举出不锈钢、镍、铝、铁、钛、碳等。作为空气极集电体的形状，例如可举出箔状、板状和网（网格）状等。其中，在本发明中，优选空气极集电体的形状为网状。这是因为集电效率优异。此时，通常在空气极层的内部配置网状的空气极集电体。进而，本发明的电池可以具备将利用网状的空气极集电体被集电的电荷进行集电的其他空气极集电体（例如箔状的集电体）。另外，在本发明中，后述的电池壳体可以兼具空气极集电体的功能。
空气极集电体的厚度优选为10～1000μm，更优选为20～400μm。
用于本发明的负极优选为具备含有负极活性物质的负极活性物质层的负极，通常，除此以外，还具备负极集电体和与该负极集电体连接的负极引线。
用于本发明的负极活性物质层含有包含金属、合金材料和碳材料中的至少任意一种的负极活性物质。用于负极活性物质层的负极活性物质只要能够进行将金属离子吸留和放出中的至少任意一种就没有特别限定。本发明的电池为锂电池时，负极活性物质可以使用例如金属锂、锂合金、含有锂元素的金属氧化物、含有锂元素的金属硫化物、含有锂元素的金属氮化物、以及石墨等碳材料等。另外，负极活性物质可以是粉末状，也可以是薄膜状。
作为锂合金，例如可举出锂铝合金、锂锡合金、锂铅合金、锂硅合金等。另外，作为含有锂元素的金属氧化物，例如可举出锂钛氧化物等。另外，作为含有锂元素的金属氮化物，例如可举出锂钴氮化物、锂铁氮化物、锂锰氮化物等。另外，负极活性物质层还可以使用涂布有固体电解质的锂。
上述负极活性物质层可以仅含有负极活性物质，也可以除了负极活性物质以外，进一步含有导电性材料和粘结剂中的至少任意一种。例如，负极活性物质为箔状时，可以是仅含有负极活性物质的负极活性物质层。另一方面，负极活性物质为粉末状时，可以是具有负极活性物质和粘结剂的负极活性物质层。应予说明，导电性材料和粘结剂可以与在上述正极活性物质层或空气极层中能够使用的导电性材料或粘结剂相同。
作为负极活性物质层的层厚，没有特别限定，优选为10～100μm，更优选为10～50μm。
负极活性物质层可以进一步含有负极用电解质。此时，作为负极用电解质，除了可以使用本发明的电池用电解液，还可以使用后述的电解液、凝胶电解质、固体电解质等。
作为负极集电体的材料和形状，可以采用与上述的正极集电体的材料和形状相同的材料和形状。
用于本发明的电解质保持在正极与负极之间，具有在正极与负极之间交换金属离子的作用。
电解质可以使用电解液、凝胶电解质和固体电解质等。这些可以仅单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
作为电解液，可以使用水系电解液和非水系电解液。
作为用于本发明的水系电解液，通常使用含有金属盐和水的水系电解液。本发明的金属电池为锂电池时，作为金属盐可以使用锂盐。作为上述锂盐，例如可举出LiOH、LiCl、LiNO3、CH3CO2Li等锂盐等。
用于本发明的非水系电解液是与可以用于上述电池用电解液的非水系电解液同样的非水系电解液。但是，可以根据使用的电池的种类，将锂盐替换成钾盐、钠盐等其他金属盐。
用于本发明的电解液可以包含本发明的电池用电解液。用于本发明的电解液可以使用该电池用电解液其本身。
用于本发明的凝胶电解质是与可以用于上述电池用电解液的非水凝胶电解质同样的凝胶电解质。但是，可以根据使用的电池的种类，将锂盐替换成钾盐、钠盐等其他金属盐。
作为固体电解质，可以使用硫化物系固体电解质、氧化物系固体电解质和聚合物电解质等。
作为硫化物系固体电解质，具体而言，可以例示Li2S-P2S5、Li2S-P2S3、Li2S-P2S3-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-Si2S、Li2S-B2S3、Li2S-GeS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-SiS2-P2S5、Li2S-SiS2-Li4SiO4、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li3PS4-Li4GeS4、Li3.4P0.6Si0.4S4、Li3.25P0.25Ge0.76S4、Li4- xGe1-xPxS4等。
作为氧化物系固体电解质，具体而言，可以例示LiPON（磷酸锂氧氮化物）、Li1.3Al0.3Ti0.7（PO4）3、La0.51Li0.34TiO0.74、Li3PO4、Li2SiO2、Li2SiO4等。
用于本发明的聚合物电解质通常含有金属盐和聚合物。本发明的金属电池为锂电池时，作为金属盐可以使用锂盐。作为锂盐，可以使用上述无机锂盐和有机锂盐中的至少任一种。作为聚合物，只要是能与锂盐形成配位化合物的聚合物就没有特别限定，例如，可举出聚环氧乙烷等。
作为用于本发明的固体电解质，除了上述以外，例如可举出Li2Ti（PO4）3-AlPO4（OHARA玻璃）等。
本发明的电池可以在正极和负极之间具备使上述电解液浸渗而得到的间隔件。作为上述间隔件，例如可举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系多孔膜；以及树脂无纺布、玻璃纤维无纺布等无纺布等。
本发明的电池通常具备收纳正极、电解液和负极等的电池壳体。作为电池壳体的形状，具体可举出硬币形、平板形、圆筒形、层压形等。
本发明的电池为空气电池时，电池壳体可以是大气开放型的电池壳体，也可以是密闭型的电池壳体。大气开放型的电池壳体是具有至少空气极层能够与大气充分接触的结构的电池壳体。另一方面，电池壳体为密闭型电池壳体时，优选在密闭型电池壳体中设有气体（空气）的导入管和排气管。此时，导入且排气的气体优选氧浓度高，更优选为纯氧。另外，优选放电时氧浓度高，充电时氧浓度低。
3.电池用电解液的制造方法
本发明的电池用电解液的制造方法的特征在于，具有分别准备上述通式（1）表示的介离子化合物和锂盐的工序、以及至少混合上述介离子化合物和锂盐，制备水分浓度200ppm以下的电解液的工序。
以下，对用于本发明的介离子化合物的制造方法的一个例子进行说明。但是，用于本发明的介离子化合物的制造方法并不是仅限于该例。
本制造例具有以下工序（1）和（2）。
（1）制造在1位具有碳原子数1～3的烷基的四唑-5-硫酮衍生物的工序
（2）制造在1位和3位具有相互独立的碳原子数1～3的烷基的四唑-5-羟基盐衍生物的工序
以下，对上述工序（1）和（2）详细说明。
首先，在工序（1）中，如下述反应式（a）所示，使叠氮碱（MN3；M为碱金属）与异硫氰酸烷基酯（R2NCS）反应，合成在1位具有碳原子数1～3的烷基R2的四唑-5-硫酮衍生物。
作为异硫氰酸烷酯，例如，烷基R2的碳原子数为1时可以使用异硫氰酸甲酯（CH3NCS），烷基R2的碳原子数为2时可以使用异硫氰酸乙酯（C2H5NCS），烷基R2的碳原子数为3时可以使用异硫氰酸丙酯（C3H7NCS）。
接着，在工序（2）中，如下述反应式（b）所示，将上述工序（1）中合成的四唑-5-硫酮衍生物用烷基化剂进行烷基化，进而用碱进行水解，从而合成在1位和3位具有相互独立的碳原子数1～3的烷基的四唑-5-羟基盐衍生物。
烷基化剂只要是能够将碳原子数1～3的烷基导入四唑环的3位的烷基化剂就没有特别限定，例如可以使用硫酸二烷基酯、碱金属的醇盐、烷基三氟甲磺酸酯等。碱只要是能够使剩余的烷基化剂失活、并且能够使烷基化的硫四唑衍生物水解的碱就没有特别限定。
作为烷基化剂，例如，烷基R1的碳原子数为1时可以使用甲氧基钠（NaOCH3）和硫酸二甲酯（（CH3O）2SO2）中的至少任意一个，烷基R1的碳原子数为2时可以使用乙氧基钠（NaOC2H5）和硫酸二乙酯（（C2H5O）2SO2）中的至少任意一个，烷基R1的碳原子数为3时可以使用丙氧基钠（NaOC3H7）和硫酸二丙酯（（C3H7O）2SO2）中的至少任意一个。
作为碱，例如可以使用氢氧化钾、氢氧化钠等无机碱、以及这些的水溶液等。
如上述反应式（a）和（b）所示，用于本发明的介离子化合物可以在碱性条件下合成。在中性条件下或酸性条件下，特别是反应式（b）所示的反应有可能难以进行。应予说明，反应结束（终止）时，反应溶液即使为中性或酸性也是可以的。
另外，上述通式（1）所示的介离子化合物优选在中性条件下或碱性条件下使用。例如，在酸性条件下加热时，该介离子化合物有可能被破坏。
在制备工序中，至少混合介离子化合物和锂盐，制备水分浓度200ppm以下的电池用电解液。对用于电池用电解液的锂盐，如上所述。
特别是，通过使水分浓度为100ppm以下，可以将有可能与水分反应而变质的电池材料与该电池用电解液一同用于电池，可以扩展电池材料的选择幅度。作为有可能与水分反应而变质的电池材料的例子，例如可举出锂金属、硫化物系固体电解质等。
作为使水分浓度为100ppm以下的电池用电解液的制备方法，例如，可举出将介离子化合物的液体蒸馏而充分除去水分后，在非活性气氛下的手套箱内与锂盐混合的方法等。另外，对于锂盐，与水合物相比，优选使用非水合物。作为水分浓度的测定方法，例如，可以使用在JISK2275中规定的蒸馏法、卡尔·费休式容量滴定法、卡尔·费休式电量滴定法和氢化物反应法等。卡尔·费休式容量滴定法和卡尔·费休式电量滴定法中可以使用市售的卡尔·费休式水分计。
电池用电解液中的水分浓度越低越好。电池用电解液中的水分浓度的下限例如可以为0.1ppm，也可以为1ppm。
实施例
以下，举出实施例和比较例，更具体说明本发明，但本发明不仅限于这些实施例。
1.1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐的合成
作为工序（1），按照下述反应式（a1），进行了1-乙基四唑-5-硫酮的合成。
即，在茄形烧瓶中加入水4mL、叠氮化钠0.2g（关东化学制）、异硫氰酸乙酯0.17mL（东京化成制），在回流条件下反应20小时。放置冷却后，加入氢氧化钠水溶液（将NaOH（Nacalaitesque制）0.43g溶于水10mL而得到的溶液），使其成为碱性（pH＞13），利用二氯甲烷（和光纯药工业制）进行清洗。接着，向水层加入35%浓盐酸（Sigma-Aldrich制）2.0mL，使其成为酸性（pH＜1）后，加入醚（米山药品制），从水层萃取目标生成物。用无水硫酸钠（Sigma-Aldrich制）使醚层干燥，馏去溶剂，得到了1-乙基四唑-5-硫酮（淡黄色液体，0.20g，收率76%）。
1-乙基四唑-5-硫酮
1HNMR(200MHz,CDCI3):δ1.54(t,J=7.4Hz,3H),4.35(q,J=7.2Hz,2H).
1HNMR(300MHz,DMSO-d6):δ1.36(t,J=7.4Hz,3H),4.23(q,J=7.2Hz,2H).
接着，作为工序（2），按照下述反应式（b1），合成了1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐。
即，在茄形烧瓶中加入1-乙基四唑-5-硫酮4.54g、硫酸二甲酯（Nacalaitesque制）13.2mL，在90℃搅拌3小时。放置冷却后进行冰冷，向冰浴中的氢氧化钾水溶液（将KOH（Nacalaitesque制）9.85g溶于水200mL而得到的溶液）中缓慢加入反应混合物，回到室温后搅拌20小时。在该反应溶液中加入35%浓盐酸（Sigma-Aldrich制）4.0mL使其呈酸性（pH＜1）后，利用醚（米山药品制）进行清洗。进而，加入氢氧化钾（Nacalaitesque制）3.2g，使水层成为碱性（pH＞13），加入二氯甲烷（和光纯药工业制），从水层萃取目标生成物。二氯甲烷层和醚层均利用无水硫酸钠（Sigma-Aldrich制）进行干燥，馏去溶剂。其中，从二氯甲烷层得到了1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐（黄色固体，2.3g，收率48%）。该黄色固体可以利用高真空蒸馏（170℃，3mmHg）进行精制（最终收量：1.1g，离析收率25%）。
1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐
1HNMR(200MHz,CDCI3):δ1.45(t,J=7.4Hz,3H),4.06(q,J=7.4Hz,2H),4.11(s,3H).
MS(EI):m/z128(100,M+),57(14).
2.1-丁基-3-甲基四唑-5-羟基盐的合成
在上述工序（1）中，代替异硫氰酸乙酯（东京化成制）而使用异硫氰酸丁酯（东京化成制），除此以外，与1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐的合成法同样进行，用2阶段的反应工序得到了1-丁基-3-甲基四唑-5-羟基盐。
3.锂电池用电解液的制备
［实施例1］
将双三氟甲磺酰亚胺锂（以下有时称为LiTFSA）（高纯度化学制）以浓度成为0.1mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的1-乙基-3-甲基四唑-5-羟基盐（以下有时称为EMTO）中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例1的锂电池用电解液。
［实施例2］
将LiTFSA以浓度成为0.32mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的EMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例2的锂电池用电解液。
［实施例3］
将LiTFSA以浓度成为0.35mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的EMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例3的锂电池用电解液。
［实施例4］
将LiTFSA以浓度成为0.5mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的EMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例4的锂电池用电解液。
［实施例5］
将LiTFSA以浓度成为1.4mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的EMTO中，加热至80℃使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例5的锂电池用电解液。
［实施例6］
将LiTFSA以浓度成为2.6mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的EMTO中，加热至80℃使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了实施例6的锂电池用电解液。
［比较例1］
将LiTFSA以浓度成为0.1mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的1-丁基-3-甲基四唑-5-羟基盐（以下有时称为BMTO）中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例1的锂电池用电解液。
［比较例2］
将LiTFSA以浓度成为0.32mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的BMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例2的锂电池用电解液。
［比较例3］
将LiTFSA以浓度成为0.35mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的BMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例3的锂电池用电解液。
［比较例4］
将LiTFSA以浓度成为0.5mol/kg的方式称量并混合于通过上述方法合成的BMTO中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例4的锂电池用电解液。
［比较例5］
将LiTFSA以浓度成为0.32mol/kg的方式称量并混合于N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺（以下有时称为PP13TFSA）（关东化学制）中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例5的锂电池用电解液。
［比较例6］
将LiTFSA以浓度成为0.35mol/kg的方式称量并混合于PP13TFSA（关东化学制）中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例6的锂电池用电解液。
［比较例7］
将LiTFSA以浓度成为0.35mol/kg的方式称量并混合于N,N-二乙基-N-甲基-N-甲氧基乙基铵双三氟甲烷磺酰基酰胺（以下有时称为DEMETFSA）（关东化学制）中，使其均匀溶解后，搅拌3小时，制备了比较例7的锂电池用电解液。
4.锂电池用电解液的粘度测定
对实施例2、比较例2和比较例5的锂电池用电解液测定粘度。测定条件的详细内容如下。
测定装置：粘度计（CBC公司制：VM-10A）
测定温度：60℃
图4是比较了实施例2、比较例2和比较例5的锂电池用电解液的粘度的棒状图。使用了PP13TFSA的比较例5的锂电池用电解液的粘度为102cP，使用了BMTO的比较例2的锂电池用电解液的粘度为18.5cP。另一方面，使用了EMTO的实施例2的锂电池用电解液的粘度为11.5cP，该值是在实施例2、比较例2和比较例5的锂电池用电解液中最低的值。
由图4所示的粘度的比较结果可知，即使锂盐浓度相等，实施例2的锂电池用电解液维持难挥发性，同时与比较例2和比较例5的锂电池用电解液相比，粘度低。
5.锂电池用电解液的锂离子电导率的测定
首先，对实施例1～实施例6和比较例1～比较例5的锂电池用电解液测定了离子电导率。测定条件的详细内容如下。
测定装置：电导率计（METTLERTOLEDO公司制：SevenMulti-A）
测定温度：60℃
接着，对实施例1～实施例6和比较例1～比较例4的锂电池用电解液进行磁场梯度NMR测定，由测定结果算出了7Li（锂阳离子）的扩散系数DLi和19F（氟阴离子）的扩散系数DF。磁场梯度NMR的主要的测定条件如下。
NMR：JEOL公司制
测定温度：60℃
g：300～1100（G/cm）（Li）、150～700（G/cm）（F）
δ：4（ms）（Li）、2（ms）（F）
Δ：50（ms）
扩散系数DLi和DF分别基于下述Stejskal的式（c）而算出。
（上述式（c）中，E为峰强度比，S为峰强度，S0为在没有磁场梯度的状态下测定的峰强度，γ为核自旋的旋磁比，g为磁场梯度强度，δ为磁场梯度的照射时间，D为扩散系数DLi或DF，Δ为磁场梯度的照射时间间隔。）
实施例1～实施例6和比较例1～比较例4的锂电池用电解液的锂离子迁移率（tLi）利用DLi和DF的值，通过下述式（d）来确定。
tLi＝DLi/（DLi+DF）式（d）
对比较例5～比较例7的锂电池用电解液进行磁场梯度NMR测定，由测定结果算出扩散系数DLi和DF、以及1H（质子）的扩散系数DH。磁场梯度NMR的测定条件除了1H（质子）的测定时使磁场梯度的照射时间δ为4（ms）以外，与上述相同。
比较例5～比较例6的锂电池用电解液的锂离子迁移率（tLi）利用DLi、DF和DH的值、以及LiTFSA的浓度CLiTFSA、LiTFSA的分子量MLiTFSA和PP13TFSA的分子量MPP13TFSA的值，通过下述式（e1）来确定。
比较例7的锂电池用电解液的锂离子迁移率（tLi）利用DLi、DF和DH的值、以及CLiTFSA、MLiTFSA和DEMETFSA的分子量MDEMETFSA的值，通过下述式（e2）来确定。
对各锂电池用电解液，通过下述式（f）求出锂离子电导率。
锂离子电导率＝离子电导率×锂离子迁移率（tLi）式（f）
图5是比较了实施例3、实施例4、比较例3、比较例6和比较例7的锂电池用电解液的锂离子电导率的棒状图。使用了DEMETFSA的比较例7的锂电池用电解液（锂盐浓度：0.35mol/kg）的锂离子电导率为0.17mS/cm。使用了PP13TFSA的比较例6的锂电池用电解液（锂盐浓度：0.35mol/kg）的锂离子电导率为0.13mS/cm。使用了BMTO的比较例3的锂电池用电解液（锂盐浓度：0.35mol/kg）的锂离子电导率为0.44mS/cm。另一方面，使用了EMTO的实施例3的锂电池用电解液（锂盐浓度：0.35mol/kg）的锂离子电导率为0.66mS/cm。另外，使用了EMTO的实施例4的锂电池用电解液（锂盐浓度：0.5mol/kg）的锂离子电导率为0.81mS/cm。实施例4的值在实施例3、实施例4、比较例3、比较例6和比较例7的锂电池用电解液中是最高的值。
由图5所示的锂离子电导率的比较结果可知，即使锂盐浓度相等，实施例3的锂电池用电解液维持难挥发性，同时还能够发挥比比较例3、比较例6和比较例7的锂电池用电解液更优异的锂离子导电性。进而，可知通过像实施例4那样将锂盐浓度提高至0.5mol/kg，能够实现更优异的锂离子传导性。
图6是比较了实施例1、实施例2和实施例4-实施例6、以及比较例1、比较例2和比较例4的锂电池用电解液的锂离子电导率的图表，是纵轴采用锂离子电导率（mS/cm）、横轴采用锂盐浓度（mol/kg）的图表。应予说明，图6中，黑色菱形的图示表示使用了EMTO的实施例1、实施例2和实施例4-实施例6的数据，黑色四方快的图示表示使用了BMTO的比较例1、比较例2和比较例4的数据。
由图6可知，使用了BMTO的锂电池用电解液的锂离子电导率在0.1mol/kg的锂盐浓度（比较例1）中为0.19mS/cm、在0.32mol/kg的锂盐浓度（比较例2）中为0.44mS/cm、在0.5mol/kg的锂盐浓度（比较例4）中为0.44mS/cm。
另一方面，使用了EMTO的锂电池用电解液的锂离子电导率在0.1mol/kg的锂盐浓度（实施例1）中为0.30mS/cm、在0.32mol/kg的锂盐浓度（实施例2）中为0.66mS/cm、在0.5mol/kg的锂盐浓度（实施例4）中为0.81mS/cm、在1.4mol/kg的锂盐浓度（实施例5）中为0.69mS/cm、在2.6mol/kg的锂盐浓度（实施例6）中为0.32mS/cm。
如果将锂盐浓度相等的实施例1与比较例1（锂盐浓度：0.1mol/kg）、实施例2与比较例2（锂盐浓度：0.32mol/kg）、实施例4与比较例4（锂盐浓度：0.5mol/kg）相互各自进行比较，则可知使用了EMTO的实施例1、实施例2和实施例4的锂离子电导率为使用了BMTO的比较例1、比较例2和比较例4的锂离子电导率的1.5倍以上。
6.基于锂高速输送的电导率的算出
首先，对实施例1、实施例2和实施例4-实施例6、以及比较例1、比较例2和比较例4的锂电池用电解液，通过下述式（g）求出基于自由扩散的锂离子电导率。应予说明，假设与锂盐浓度无关，锂盐解离度为恒定。
基于自由扩散的锂离子电导率＝（锂离子的价数×锂盐浓度×锂盐解离度）/粘度式（g）
接着，利用求出的基于自由扩散的锂离子电导率的值，通过下述式（h）求出基于锂高速输送的电导率。
基于锂高速输送的电导率＝锂离子电导率-基于自由扩散的锂离子电导率式（h）
图7是比较了实施例1、实施例2和实施例4-实施例6、以及比较例1、比较例2和比较例4的锂电池用电解液的基于锂高速输送的电导率的图表，是纵轴采用基于锂高速输送的电导率（mS/cm），横轴采用溶剂（介离子化合物）相对于锂离子的摩尔比的图表。应予说明，图7中，黑色菱形的图示表示使用了EMTO的实施例1、实施例2和实施例4-实施例6的数据，黑色四方快的图示表示使用了BMTO的比较例1、比较例2和比较例4的数据。另外，在图7中，溶剂（介离子化合物）相对于锂离子的摩尔比是相对于锂离子1mol的溶剂（介离子化合物）分子的物质量（mol量）之比。
由图7可知，使用了BMTO的锂电池用电解液的基于锂高速输送的电导率在溶剂相对于锂离子的摩尔比为58.8的比较例1中为0mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为17.2的比较例2中为0mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为10.4的比较例4中为-0.05mS/cm。
另一方面，如图7可知，使用了EMTO的锂电池用电解液的基于锂高速输送的电导率在溶剂相对于锂离子的摩尔比为70.8的实施例1中为0mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为20.7的实施例2中为-0.01mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为12.5的实施例4中为0.07mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为5.2的实施例5中为0.23mS/cm、在溶剂相对于锂离子的摩尔比为2.8的实施例6中为0.17mS/cm。
由图7所示的结果可知，在使用了EMTO的锂电池用电解液中，溶剂相对于锂离子的摩尔比为2.8～12.5的实施例4-实施例6的锂电池用电解液与其他锂电池用电解液相比，基于锂高速输送的电导率极高。
根据以上，通过在使用了EMTO的锂电池用电解液中使溶剂相对于锂离子的摩尔比最佳化，从而在用以往的锂电池用电解液几乎不可能的基于锂高速输送的离子电导率的提高方面取得了成功。
7.锂空气电池的制作
［实施例7］
首先，分别准备了作为导电性材料的科琴黑（ECP600JD；以下有时称为KB），作为粘结剂的PTFE（DaikinIndustries株式会社制，商品名：F-104）。将这些导电性材料和粘结剂以KB：PTFE＝90质量%：10质量%的比例混合并成型，制作了空气极颗粒。向该空气极颗粒注入上述实施例4的锂电池用电解液（以0.5mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL，作为空气极。
作为电解质，使用了Li2Ti（PO4）3-AlPO4（OHARA玻璃，OHARA公司制）。作为间隔件，使用了向聚烯烃系间隔件（日本板硝子制）注入了上述比较例7的锂电池用电解液（以0.35mol/kg的浓度包含LiTFSA的DEMETFSA）50μL的间隔件。作为负极，使用了锂金属。
依次层叠空气极、电解质、间隔件和负极，制作了实施例7的锂空气电池。
［实施例8］
在实施例7的空气极的制作中，向空气极颗粒注入实施例2的锂电池用电解液（以0.32mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL来代替向空气极颗粒中注入实施例4的锂电池用电解液（以0.5mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL，除此以外，与实施例7同样进行，制作了实施例8的锂空气电池。
［实施例9］
在实施例7的空气极的制作中，向空气极颗粒注入实施例5的锂电池用电解液（以1.4mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL来代替向空气极颗粒注入实施例4的锂电池用电解液（以0.5mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL，除此以外，与实施例7同样进行，制作了实施例9的锂空气电池。
［比较例8］
在实施例7的空气极的制作中，向空气极颗粒注入比较例7的锂电池用电解液（以0.35mol/kg的浓度包含LiTFSA的DEMETFSA）50μL来代替向空气极颗粒注入实施例4的锂电池用电解液（以0.5mol/kg的浓度包含LiTFSA的EMTO）50μL，除此以外，与实施例7同样进行，制作了比较例8的锂空气电池。
8.IV试验
对实施例7-实施例9和比较例8的锂空气电池，一边改变测定的电流密度，一边进行IV试验。试验的详细内容如下。
气氛：纯氧
电极面积：2.5cm2
试验温度：60℃
定电流保持时间：30分钟
图8是表示实施例7-实施例9和比较例8的锂空气电池的放电IV特性的图表。由图8可知，在比较例8的锂空气电池中，从2.7V开始放电，而实施例7-实施例9的锂空气电池均从2.8V开始放电。
放电开始电压的差高0.1V在实用方面极其重要。对于锂空气电池而言，要求高容量化的同时要求高输出功率化。在锂空气电池中，开始电压变高有助于高容量化和高输出功率化这两方，因此与以往的锂空气电池相比，还能够适应高容量化和高输出功率化的任意要求。
符号说明
1电解质
2正极活性物质层
3负极活性物质层
4正极集电体
5负极集电体
6正极
7负极
11有机溶剂分子
12阳离子部分的体积大的介离子化合物分子
13阳离子部分比较小的介离子化合物分子
100电池
Claims (11)
1.一种电池用电解液，其特征在于，含有下述通式(1)表示的介离子化合物，并且，以0.10～2.4mol/kg的浓度含有锂盐，
锂离子与介离子化合物的摩尔比为锂离子：介离子化合物＝1：20～1：2，
所述通式(1)中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基。
2.根据权利要求1所述的电池用电解液，其中，进一步以0.32～1.4mol/kg的浓度含有锂盐。
3.根据权利要求1所述的电池用电解液，其中，进一步以0.5～1.4mol/kg的浓度含有锂盐。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池用电解液，是用于锂空气电池的电解液。
5.一种电池，其特征在于，至少具备正极、负极、以及存在于该正极和该负极之间的电解质，
所述正极、所述负极和所述电解质中的至少任意一个含有所述权利要求1～4中任一项所述的电池用电解液。
6.一种电池用电解液的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
分别准备下述通式(1)表示的介离子化合物和锂盐的工序，以及，
至少将所述介离子化合物和锂盐混合，制备水分浓度为200ppm以下且锂盐浓度为0.10～2.4mol/kg的电解液的工序，
所述电解液中的锂离子与所述介离子化合物的摩尔比为锂离子：介离子化合物＝1：20～1：2，
所述通式(1)中，R1和R2是相互独立的碳原子数1～3的烷基。
7.根据权利要求6所述的电池用电解液的制造方法，其中，在所述制备工序中，使电解液中的锂盐浓度为0.32～1.4mol/kg。
8.根据权利要求6所述的电池用电解液的制造方法，其中，在所述制备工序中，使电解液中的锂盐浓度为0.5～1.4mol/kg。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的电池用电解液的制造方法，是锂空气电池用电解液的制造方法。
10.根据权利要求6～8中任一项所述的电池用电解液的制造方法，其中，所述介离子化合物是在碱性条件下合成的。
11.根据权利要求9所述的电池用电解液的制造方法，其中，所述介离子化合物是在碱性条件下合成的。
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