CN107508001B - 电池用电解液和电池 - Google Patents

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Abstract

期望实现安全性更优异的电解液。本公开提供电池用电解液和电池。所述电池用电解液含有非水溶剂和金属盐，所述金属盐是镁盐、碱土金属盐或碱金属盐。所述金属盐溶解于所述非水溶剂。所述非水溶剂含有全氟聚醚。所述全氟聚醚仅一侧的分子末端被官能团修饰。所述全氟聚醚含有全氟烷基链与氧交替键合而成的重复单元。

Description

电池用电解液和电池
技术领域
本公开涉及电池用电解液和电池。
背景技术
专利文献1公开了一种使用添加有全氟聚醚的电解液的锂离子电池。专利文献1公开了能够以相对于电解液为0.2％以上且5％以下的比例添加全氟聚醚。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2006-269374号公报
发明内容
现有技术中期望实现安全性更优异的电解液。
本公开的一技术方案的电池用电解液含有非水溶剂和金属盐，所述金属盐是镁盐、碱土金属盐或碱金属盐。所述金属盐溶解于所述非水溶剂。所述非水溶剂含有全氟聚醚。所述全氟聚醚仅一侧的分子末端被官能团修饰。所述全氟聚醚含有全氟烷基链与氧交替键合而成的重复单元。
根据本公开，能够实现安全性更优异的电解液。
附图说明
图1是表示实施方式2中的电池的一例的示意性剖视图。
符号说明
11 正极集电体
12 正极合剂层
13 正极
14 负极集电体
15 负极合剂层
16 负极
17 隔板
18 外装
具体实施方式
以下，对本公开的实施方式进行说明。首先，在下述中对本发明人的着眼点进行说明。
全氟聚醚和具有全氟聚醚骨架的分子，对非水电解液的相溶性低。因此，存在全氟聚醚或具有全氟聚醚骨架的分子相对于非水电解液的添加比例被限制在小范围的课题。例如在专利文献1中，全氟聚醚相对于电解液被限制在5％以下的添加比例。像这样，如果相对于电解液添加一定比例以上(例如5％以上)的全氟聚醚，则两者不能均匀地混合。其结果，存在无法发挥作为电解液的性能的课题。
本发明人基于以上的着眼点，创造出本公开的技术构成。
(实施方式1)
实施方式1中的电池用电解液含有非水溶剂和碱金属盐。碱金属盐由碱金属阳离子和阴离子构成。碱金属盐溶解于非水溶剂。非水溶剂含有全氟聚醚。全氟聚醚仅一侧的分子末端被官能团修饰。全氟聚醚含有全氟烷基链与氧交替键合而成的重复单元。
根据以上的技术构成，即使电解液含有碱金属盐，非水溶剂也不会相分离。因此，能够将全氟聚醚以任意的比例、且以更多的比例在非水溶剂中混合。即，能够将大量的全氟聚醚在非水溶剂中均匀地混合。例如，全氟聚醚相对于非水溶剂的体积比例可以为10％以上且75％以下。由此，例如能够发挥作为电解液的功能，并且进一步提高阻燃性能。另外，全氟聚醚相对于非水溶剂的体积比例可以为30％以上，进而可以为50％以上。这样能够实现安全性更优异的电解液。
由于氟原子的大的电负性，作为阻燃溶剂的全氟聚醚的电子的波动小。因此全氟聚醚的极性小。所以全氟聚醚溶解盐的能力弱。从而全氟聚醚与以往的电解液不同，不能使许多盐溶解。
另外，全氟聚醚的极性较小也成为与一般的极性大的有机溶剂的相溶性差的主要原因。也就是说，全氟聚醚不能进入极性大且分子间力大的有机溶剂分子之间。因此，无法将全氟聚醚和有机溶剂均匀地混合。即，从物质的内部能量的观点出发，与全氟聚醚均匀地相溶于有机溶剂的状态相比，全氟聚醚和有机溶剂相分离的状态更加稳定。极性大的有机溶剂通过来自于其极性的分子间力而稳定化。与其同样地，全氟聚醚通过氟原子彼此的亲和性的高度、或伴随分子链的增大而增加的分子间力，能量稳定化。
通过使用实施方式1中的全氟聚醚，能够产生与极性大的有机溶剂的相互作用。通过该相互作用能够增大由均匀相溶带来的能量稳定化的影响。
另外，在实施方式1中的电池用电解液中，全氟聚醚可以是由下述式(1)表示的化合物。
Rf－O－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q－R1 (1)
其中，Rf是全氟烷基，是直链状、支链状或环状。R1是烷基醚、烷基羧酸酯或烷基碳酸酯。α和β分别独立地为1以上且3以下的整数。作为重复单元数量的p和q分别独立地为0以上且20以下的整数。
再者，R1可以是由CγF2γ－CxH2x－O－C(＝O)－OCyH2y+1表示的烷基碳酸酯。此时可以设成γ为2，x为1，y为1。再者，α可以为3，β可以为3。
根据以上的技术构成，更显著地体现出产生与极性大的有机溶剂的相互作用的效果。
另外，R1可以是由CγF2γ－COO－CyH2y+1表示的烷基羧酸酯。此时可以设成γ为2，y为1。再者，α可以为3，β可以为3。
根据以上的技术构成，更显著地体现出产生与极性大的有机溶剂的相互作用的效果。
另外，R1可以是由CγF2γ－CxH2x－O－CyH2y+1表示的烷基醚。此时可以设成γ为2，x为1，y为1。再者，α可以为3，β可以为3。
根据以上的技术构成，更显著地体现出产生与极性大的有机溶剂的相互作用的效果。
如上所述，通过全氟聚醚的一侧的分子末端被官能团修饰，能够改善与极性溶剂的相溶性。因此全氟聚醚的重复单元，例如能够不含氢原子地构成。所以能够兼顾高的阻燃性能以及与极性溶剂的相溶性。
再者，作为重复单元的(CαF2α－O－)p既可以是直链状也可以是支链结构。另外，作为重复单元的(CβF2β－O－)q，与(CαF2α－O－)p相独立，既可以是直链状也可以是支链结构。作为直链状的结构例，可以含有(CF2－O－)、(CF2CF2－O－)、以及(CF2CF2CF2－O－)。作为支链结构例，可以含有(CF(CF3)CF2－O－)、(CF2CF(CF3)－O－)、以及(C(CF3)2－O－)。
另外，式(1)中作为重复结构的组合的－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q的例子，可以含有由－(CF2CF2CF2－O－)p－(CF2－O－)q－、－(CF2CF2－O－)p－(CF2－O－)q－、－(CF2CF2CF2－O－)p－(CF2CF2－O－)q－表示的链状结构彼此的组合。－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q的例子，还可以含有由－(CF(CF3)CF2－O－)p－(CF2CF2－O－)q－、－(CF(CF3)CF2－O－)p－(CF2CF2CF2－O－)q－、－(CF2CF(CF3)－O－)p－(CF2CF2－O－)q－表示的链状结构与支链结构的组合。－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q的例子，还可以含有由－(CF2CF(CF3)－O－)p－(CF(CF3)CF2－O－)q－、－(C(CF3)2－O－)p－(CF(CF3)CF2－O－)q－表示的支链结构彼此的组合。另外，－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q成为两种以上重复单元的组合的情况下，既可以是嵌段共聚物也可以是无规共聚物。
实施方式1中的电池用电解液例如可用于锂二次电池。因此，如果考虑到锂二次电池的通常使用温度，则全氟聚醚的沸点优选为60℃以上。例如通过使全氟聚醚的重均分子量成为大约350以上，能够实现该沸点。
另外，例如通过使重均分子量成为大约2000以下，能够减小重均分子量，降低粘度。另外，通过使重均分子量成为大约2000以下，能够减少分子间力。
因此，式(1)所例示的全氟聚醚溶剂的重复单元数量“p”和“q”、以及全氟烷基链的碳原子数量“α”和“β”优选以化合物的重均分子量成为大概350以上且2000以下的方式进行选择。另外，“p”和“q”优选为0以上且20以下的整数。进而，“p”与“q”之和可以为1以上。另外，“α”和“β”优选为1以上且3以下的整数。另外，“α”和“β”可以相同。
全氟聚醚可以为单一的化合物。或者，全氟聚醚也可以为两种以上的不同的化合物。
另外，全氟聚醚具有分子量分布而存在。因此，实测的重复单元数量“p”和“q”不一定为整数。
在此，重均分子量(Mw)是通过将各分子的重量与各分子的分子量相乘，并将所得到的数值全部相加，进而除以其总重量而求出的分子量。重均分子量能够实验性地通过被称为凝胶浸透色谱法(Gel Permeation Chromatography：GPC)的测定来求出。该测定是基于分子尺寸之差而进行分离的液相色谱法的一种，是测定高分子物质的分子量分布和平均分子量分布的方法。另外，通过在进行该测定的装置中并用光散射检测器，能够得到高分子物质的绝对分子量分布和重均分子量、或旋转半径等信息。
全氟聚醚例如能够通过利用全氟烯烃的光氧化的反应、全氟烷烃的环氧化物的阴离子聚合反应等公知的反应来合成。另外，通过这些反应而合成的生成物，其聚合度(即生成物的分子量)会根据反应的进行程度而产生不均。但是通过精密蒸馏或柱精制，能够得到期望的分子量的生成物。
另外，在实施方式1的电池用电解液中，非水溶剂可以含有选自磷酸酯和甘醇醚衍生物中的至少任一种。
另外，在实施方式1的电池用电解液中，非水溶剂可以含有磷酸酯。此时，磷酸酯可以含有由下述式(2)表示的化合物。
Figure BDA0001263254060000061
在此，R2～R4分别独立地表示芳香族基团、不饱和脂肪族基团或饱和脂肪族基团。该芳香族基团、该不饱和脂肪族基团和该饱和脂肪族基团可以分别独立地含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子。该不饱和脂肪族基团和该饱和脂肪族基团分别独立地为直链状或环状。
根据以上的技术构成，非水溶剂能够将碱金属充分溶解。并且，非水溶剂具有高的离子传导性。进而，通过使用该非水溶剂能够实现耐氧化性优异的电解液。由此，能够有助于可发挥高电压的活性物质的充放电反应。在此，高电压可以为4V级。
如上所述，在实施方式1中，可使用作为非质子性极性溶剂的磷酸酯。磷酸酯溶剂具有由磷原子P和氧原子O构成的键合偶极矩大的P－O双键。因此，能够相对于碱金属阳离子较强地相互作用，使更多的碱金属盐溶解。
再者，上述的式(2)中的取代基R2～R4分别可以为饱和脂肪族基团。此时，与饱和脂肪族基团的碳原子键合的原子可以全部为氢原子。取而代之，与饱和脂肪族基团的碳原子键合的原子可以为氢原子和氟原子。氢原子和氟原子与饱和脂肪族基团的碳原子键合的结构，在电化学稳定性方面和相对于碱金属阳离子的相互作用的强度方面优异。另外，上述式(2)中的取代基R2～R4可以是三氟乙基。
如上所述，通过使非水溶剂含有氟原子，能够有助于可发挥高电压的活性物质的充放电反应。在此，高电压可以为4V级。
另外，通过使非水溶剂中所含的极性溶剂含有氟原子，能够提高全氟聚醚分子与极性溶剂的亲和性。因此，能够增大由均匀相溶带来的能量稳定化的影响。
另外，在实施方式1的电池用电解液中，非水溶剂可以含有甘醇醚衍生物。此时，甘醇醚衍生物可以含有由下述式(3)表示的化合物。
Figure BDA0001263254060000071
其中，R5～R6分别独立地表示芳香族基团、不饱和脂肪族基团或饱和脂肪族基团。该芳香族基团、该不饱和脂肪族基团和该饱和脂肪族基团可以分别独立地含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子。该不饱和脂肪族基团和该饱和脂肪族基团可分别独立地为直链状、支链状或环状。
X1～X4分别独立地为烷基、氢原子或卤素原子的任一种。所述烷基可以含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子。n可以为1～5的整数。
根据以上的技术构成，非水溶剂能够将碱金属充分溶解。并且，非水溶剂具有高的离子传导性。进而，通过使用该非水溶剂能够实现耐氧化性优异的电解液。由此，能够有助于可发挥高电压的活性物质的充放电反应。在此，高电压可以为4V级。
如上所述，在实施方式1中，可使用作为非质子性溶剂的甘醇醚衍生物。再者，甘醇醚衍生物意味着甘醇二醚类。甘醇醚衍生物具有许多由碳原子C和氧原子O构成的键合偶极矩大的C－O键。另外，由于该键合的旋转势垒较小，甘醇醚衍生物可取得多种构象。从这些理由出发，甘醇醚衍生物相对于碱金属阳离子较强地相互作用(即配位)，使碱金属盐溶解。进而，能够使碱金属阳离子的表面电荷密度充分降低。
再者，上述式(3)中的X1～X4可以全部为氢原子。取而代之，X1～X4也可以为氢原子和氟原子。X1～X4为氢原子和氟原子的结构，在电化学稳定性方面和相对于碱金属阳离子的相互作用的强度方面优异。
另外，上述式(3)中的R5和R6可以分别独立地为饱和脂肪族基团或芳香族基团。至少R5或R6为饱和脂肪族基团的情况下，该饱和脂肪族基团可以是烷基、或氢原子的一部分被氟取代的烷基。该烷基的碳原子数优选较少。通过减少烷基的碳原子数，能够降低对于碱金属阳离子的相互作用被立体性地阻碍。例如，碳原子数优选为4以下。至少R5或R6为芳香族基团的情况下，该芳香族基团可以是苯基、或氢原子的一部分被氟取代的苯基。以上的结构在电化学稳定性方面和相对于碱金属阳离子的相互作用的强度方面优异。
上述式(3)中的n表示环氧乙烷单元的重复。n优选为1～5，更优选为1～4，最优选为1。n为1的情况下，甘醇醚衍生物中所含的化合物的分子结构小，从而粘度小。因此，电解液能够与碱金属阳离子较强地相互作用，并且碱金属阳离子在电解液中较快地扩散。在实施方式1的电池用电解液中，上述式(3)中n可以为1。X1可以是三氟甲基。X2～X4可以是氢原子。R5和R6可以是甲基。
另外，上述式(3)中n可以为3。X1～X4可以是氢原子。R5和R6可以是三氟乙基。
另外，上述式(3)中n可以为6。X1～X4可以是氢原子。R5可以是甲基，R6可以是十三氟庚基。
根据以上的技术构成，能够使电解液中含有氟原子。由此，能够有助于可发挥高电压的活性物质的充放电反应。在此，高电压可以为4V级。
另外，通过使非水溶剂中所含的极性溶剂含有氟原子，能够提高全氟聚醚分子与极性溶剂的亲和性。因此，能够增大由均匀相溶带来的能量稳定化的影响。
另外，在实施方式1的电池用电解液中，非水溶剂可以含有凝胶化的凝胶电解质。
实施方式1中的碱金属盐例如可以由式子MX表示。其中，碱金属盐MX的M可以是碱金属。另外，可以使用镁盐或作为碱土金属盐的金属盐取代碱金属MX。该金属盐可以含有Be、Mg或碱土金属作为阳离子。
另外，作为碱金属盐MX的X，可使用Cl、Br、I、BF4、PF6、CF3SO3、ClO4、CF3CO2、AsF6、SbF6、AlCl4、N(CF3SO2)2、N(FSO2)2、N(CF3CF2SO2)2、N(CF3SO2)(FSO2)等。取代碱金属盐MX而使用的上述金属盐也可以含有上述X。从化学稳定性的观点出发，优选的碱金属盐MX的X是选自BF4、PF6、ClO4、N(CF3SO2)2和N(CF3CF2SO2)2之中的至少任一种。从溶解性的观点出发，优选的碱金属盐MX的X是选自N(CF3SO2)2、N(FSO2)2、N(CF3CF2SO2)2和N(CF3SO2)(FSO2)之中的至少任一种。
即，在实施方式1的电池用电解液中，阴离子可以是选自BF4 -、PF6 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2F)2 -、N(SO2CF2CF3)2 -、N(SO2-CF2CF2SO2-)-和[N-(SO2F)-(SO2CF3)]-之中的至少任一种。
另外，在实施方式1的电池用电解液中，碱金属阳离子可以是锂离子或钠离子。另外，在实施方式1的电池用电解液中，可以使用镁离子取代碱金属阳离子。
另外，碱金属盐可以是一种化合物，另外，也可以是两种以上的化合物的混合物。
根据以上的技术构成，能够提高碱金属盐的溶解性。进而，能够实现具有高的离子传导性的电解液。
(实施方式2)
以下，对实施方式2进行说明。再者，适当省略与上述的实施方式1重复的说明。
实施方式2中的电池具备上述实施方式1中的电池用电解液、正极和负极。正极可以含有能够吸藏和放出碱金属阳离子、镁阳离子或碱土金属阳离子的正极活性物质。负极可以含有能够吸藏和放出碱金属阳离子、镁阳离子或碱土金属阳离子的负极活性物质。另外，负极可以含有能够溶解和析出碱金属阳离子、镁阳离子或碱土金属阳离子的负极活性物质。
根据以上的技术构成，能够实现安全性更优异的电池。
实施方式2中的电池例如可作为二次电池构成。图1是表示实施方式2中的电池的一例的示意性剖视图。图1所示的电池具备正极13、负极16、隔板17和外装18。正极13由正极集电体11和形成在该正极集电体11上的正极合剂层12构成。负极16由负极集电体14和形成在该负极集电体14上的负极合剂层15构成。正极13和负极16隔着隔板17相对。
正极13、负极16和隔板17被外装18包覆，从而构成电池。正极合剂层12可以含有能够吸藏和放出碱金属离子的正极活性物质。
以下，示出正极活性物质的例子。
在碱金属为锂的情况下，作为正极活性物质，可使用能够吸藏和放出锂离子的公知的材料。具体而言，作为正极活性物质，可使用过渡金属氧化物、含锂的过渡金属氧化物等。具体而言，作为正极活性物质，可使用钴的氧化物、镍的氧化物、锰的氧化物、以五氧化二钒(V2O5)为代表的钒的氧化物等。另外，正极活性物质可以是含有选自这些氧化物之中的至少任一种的混合物。另外，正极活性物质可以是含有选自钴、镍、锰和钒之中的至少任一种的复合氧化物。
作为正极活性物质，可使用钴酸锂(LiCoO2)等的含有锂和过渡金属的复合氧化物。另外，作为正极活性物质，可使用过渡金属的硅酸盐、以磷酸铁锂(LiFePO4)为代表的过渡金属的磷酸盐等。
在碱金属为钠的情况下，作为正极活性物质，可使用能够吸藏和放出钠离子的公知的正极活性物质。具体而言，作为正极活性物质，可使用过渡金属氧化物、含钠的过渡金属氧化物等。具体而言，作为正极活性物质，可使用钴的氧化物、镍的氧化物、锰的氧化物、以五氧化二钒(V2O5)为代表的钒的氧化物等。另外，正极活性物质可以为含有选自这些氧化物之中的至少任一种的混合物。另外，正极活性物质可以是含有选自钴、镍、锰和钒之中的至少任一种的复合氧化物。另外，作为正极活性物质，可使用锰酸钠(NaMnO2)等的含有钠和过渡金属的复合氧化物。另外，作为正极活性物质，可使用过渡金属的硅酸盐、过渡金属的磷酸盐等。
作为正极集电体11，可使用由金属材料制成的多孔质或无孔的片材或薄膜。该金属材料例如为铝、不锈钢、钛等。该金属材料可以是含有选自铝、不锈钢和钛之中的至少任一种的合金。如果是铝或其合金，则便宜且容易薄膜化。作为片材或薄膜，可采用金属箔、丝网等。为了降低电阻值、赋予催化效果、或强化正极合剂层12与正极集电体11的键合，可以向正极集电体11的表面涂布碳等的碳材料。
负极合剂层15可以含有能够吸藏和放出碱金属离子的负极活性物质。以下，示出负极活性物质的例子。
碱金属为锂的情况下，作为负极活性物质，可使用能够吸藏和放出锂离子的公知的材料。例如，作为负极活性物质，可使用锂金属单体、锂金属合金、碳、金属氧化物等。作为碳，例如可使用石墨、硬碳或焦炭之类的非石墨系碳。作为金属氧化物，例如可使用由Li4Ti5O12表示的钛酸锂等。作为锂金属合金，例如可使用选自硅化合物、锡化合物和铝化合物之中的至少任一种与锂的合金等。
碱金属为钠的情况下，作为负极活性物质，可使用能够吸藏和放出钠离子的公知的材料。例如，作为负极活性物质，可使用钠金属单体、钠金属合金、碳、金属氧化物等。作为碳，例如可使用石墨、硬碳或焦炭之类的非石墨系碳。作为金属氧化物，例如可使用由Na2Ti3O7表示的钛酸钠等。作为钠金属合金，例如可使用选自锡化合物、锗化合物、锌化合物、铋化合物和铟化合物之中的至少任一种与钠的合金等。
作为负极集电体14，可使用由金属材料制成的多孔质或无孔的片材或薄膜。该金属材料例如为铝、不锈钢、镍、铜等。该金属材料可以是含有选自铝、不锈钢、镍和铜之中的至少任一种的合金。如果是铝或其合金，则便宜且容易薄膜化。作为片材或薄膜，可采用金属箔、丝网等。为了降低电阻值、赋予催化效果、或强化负极合剂层15与负极集电体14的键合，可以向负极集电体14的表面涂布碳等的碳材料。
正极合剂层12和负极合剂层15可以含有导电助剂、离子传导体、粘合剂等。
为了降低电极电阻，可使用导电助剂。作为导电助剂，可使用炭黑、石墨、乙炔黑等碳材料、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电性高分子等。
为了降低电极电阻，可使用离子传导体。作为离子传导体，可使用聚甲基丙烯酸甲酯等凝胶电解质、聚环氧乙烷等固体电解质等。
为了提高构成电极的材料的粘结性，可使用粘合剂。作为粘合剂，可使用聚偏二氟乙烯、偏氯乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氯乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等。
作为隔板17，可使用由聚乙烯、聚丙烯、玻璃、纤维素、陶瓷等构成的多孔质膜。多孔质膜可在其细孔内部含浸电解质而被使用。
实施例
以下，对实施例和比较例涉及的电解液、以及使用该电解液的电池的制作方法和评价结果进行说明。实施例中的电解液全都是在氩气手套箱内调制的。再者，本公开的技术构成并不仅限于以下说明的实施例。
《实施例1》
使用全氟聚醚、磷酸酯溶剂和碱金属盐调制出非水电解液。
作为该全氟聚醚，使用了在上述式(1)中p为0、q为1、β为3、R1为由CγF2γ－COO－CyH2y+1表示的烷基羧酸酯(其中γ为2，y为1)、Rf为CF2－CF2－CF3的全氟聚醚：全氟(2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酸)甲酯。
作为该磷酸酯溶剂，使用氟化磷酸酯(TFEP)。即，使用了上述式(2)的取代基R2～R4为三氟乙基(CF3－CH2－)的化合物(TFEP)。
作为该碱金属盐，使用双氟磺酰亚胺锂(LiN(FSO2)2)。
另外，将该全氟聚醚和该磷酸酯混合，得到两者的体积比为1:1的混合溶剂，并使该碱金属盐溶解于该混合溶剂中。
此时，Li离子浓度相对于非水电解液整体为0.2摩尔浓度。
通过以上这样得到了实施例1的非水电解液。
《实施例2》
使用甘醇醚衍生物取代磷酸酯溶剂，除此之外与实施例1同样调制出非水电解液。
作为该甘醇醚衍生物，使用了在上述式(3)中n为1、X1为三氟甲基、X2～X4为氢原子、R5和R6为甲基的化合物。
此时，Li离子浓度相对于非水电解液整体为0.2摩尔浓度。
通过以上这样得到了实施例2的非水电解液。
《实施例3》
作为甘醇醚衍生物，使用了在上述式(3)中n为3、X1～X4为氢原子、R5和R6为三氟乙基的化合物。除此之外与实施例2同样地调制出非水电解液。
此时，Li离子浓度相对于非水电解液整体为0.2摩尔浓度。
通过以上这样得到了实施例3的非水电解液。
《实施例4》
作为甘醇醚衍生物，使用了在上述式(3)中n为6、X1～X4为氢原子、R5为甲基、R6为十三氟庚基的化合物。除此之外与实施例2同样地调制出非水电解液。
此时，Li离子浓度相对于非水电解液整体为0.2摩尔浓度。
通过以上这样得到了实施例4的非水电解液。
《比较例1》
作为全氟聚醚，使用了分子的两个末端没有被官能团化的全氟聚醚(苏威特种聚合物公司制Galden HT-80)。即，作为比较例1的全氟聚醚，使用了两侧的分子末端为三氟甲基的全氟聚醚。
除此之外与实施例1同样地得到了比较例1的非水电解液。
《比较例2》
作为全氟聚醚，使用了与比较例1相同的全氟聚醚。
除此之外与实施例2同样地得到了比较例2的非水电解液。
《比较例3》
作为全氟聚醚，使用了与比较例1相同的全氟聚醚。
除此之外与实施例3同样地得到了比较例3的非水电解液。
《比较例4》
作为全氟聚醚，使用了与比较例1相同的全氟聚醚。
除此之外与实施例4同样地得到了比较例4的非水电解液。
[相溶性及导电性评价]
通过目测评价了实施例1～4和比较例1～4的非水电解液的相溶性。其结果，对均匀混合了的非水溶剂进行了导电率测定。导电率的测定在25℃进行。
表1示出了实施例1～4和比较例1～4的相溶性以及导电率的评价结果。
表1
Figure BDA0001263254060000141
再者，表1中的“相溶性：○”是指没有观察到碱金属盐的析出或溶剂彼此的相分离。另外，表1中的“相溶性：×”是指观察到了碱金属盐的析出或溶剂彼此的相分离。
如表1所示，含有在一侧的分子末端具有官能团的全氟聚醚和碱金属盐的实施例1～4的非水电解液，没有观察到溶剂的相分离和碱金属盐的析出，能够得到均匀的溶剂。
另外，含有一侧的分子末端被官能团修饰了的全氟聚醚的实施例1～4的非水电解液中，全氟聚醚的体积比率为50％，能够以比以往更多的比例均匀地混合。
另一方面，使用了分子末端没有被官能团化(即两侧的分子末端为氟烷基)的全氟聚醚的比较例1～4的非水电解液，没有成为均匀的溶液，观察到了相分离。
因此，确认为了使碱金属盐溶解、并且得到均匀的溶液，在全氟聚醚的一侧的分子末端所导入的官能团是有效的。
由以上的结果显示：本公开中的电池用电解液能够实现安全性更优异的电解液。
产业可利用性
本公开的电解液可作为电池的电解液利用。

Claims (14)

1.一种电池用电解液，含有非水溶剂和金属盐，所述金属盐是镁盐、碱土金属盐或碱金属盐，
所述金属盐溶解于所述非水溶剂，
所述非水溶剂含有全氟聚醚，
所述全氟聚醚仅一侧的分子末端被官能团修饰，
所述全氟聚醚含有全氟烷基链与氧交替键合而成的重复单元，
所述全氟聚醚是由下述式(1)表示的化合物，
Rf－O－(CαF2α－O－)p－(CβF2β－O－)q－R1 (1)
其中，Rf是全氟烷基，为直链状、支链状或环状；所述α为3，所述β为3，p和q为重复单元数量，且分别独立地为0以上且20以下的整数，p与q之和为1以上，
在所述式(1)中，满足以下(a)、(b)或(c)，
(a)所述R1是由CγF2γ－CxH2x－O－C(＝O)－OCyH2y+1表示的烷基碳酸酯，所述γ为2，所述x为1，所述y为1；
(b)所述R1是由CγF2γ－COO－CyH2y+1表示的烷基羧酸酯，所述γ为2，所述y为1；
(c)所述R1是由CγF2γ－CxH2x－O－CyH2y+1表示的烷基醚，所述γ为2，所述x为1，所述y为1。
2.根据权利要求1所述的电池用电解液，
所述金属盐是碱金属盐。
3.根据权利要求1或2所述的电池用电解液，
所述全氟聚醚相对于所述非水溶剂的体积比例为10％以上且75％以下。
4.根据权利要求1或2所述的电池用电解液，
所述全氟聚醚的重均分子量为350以上且2000以下。
5.根据权利要求1或2所述的电池用电解液，
所述非水溶剂含有选自磷酸酯和甘醇醚衍生物之中的至少任一种。
6.根据权利要求5所述的电池用电解液，
所述非水溶剂含有磷酸酯，
所述磷酸酯含有由下述式(2)表示的化合物，
Figure FDA0003265307470000021
其中，R2～R4分别独立地表示芳香族基团、不饱和脂肪族基团或饱和脂肪族基团；所述芳香族基团、所述不饱和脂肪族基团和所述饱和脂肪族基团含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子；所述不饱和脂肪族基团和所述饱和脂肪族基团为直链状或环状。
7.根据权利要求6所述的电池用电解液，
所述R2～R4为三氟乙基。
8.根据权利要求5所述的电池用电解液，
所述非水溶剂含有甘醇醚衍生物，
所述甘醇醚衍生物含有由下述式(3)表示的化合物，
Figure FDA0003265307470000022
其中，R5～R6分别独立地表示芳香族基团、不饱和脂肪族基团或饱和脂肪族基团；所述芳香族基团、所述不饱和脂肪族基团和所述饱和脂肪族基团含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子；所述不饱和脂肪族基团和所述饱和脂肪族基团为直链状、支链状或环状；X1～X4分别独立地为烷基、氢原子或卤素原子；所述烷基含有卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子；n是1～5的整数。
9.根据权利要求8所述的电池用电解液，
所述n为1，
所述X1为三氟甲基，
所述X2～X4为氢原子，
所述R5和所述R6为甲基。
10.根据权利要求8所述的电池用电解液，
所述n为3，
所述X1～X4为氢原子，
所述R5和所述R6为三氟乙基。
11.根据权利要求8所述的电池用电解液，
所述n为6，
所述X1～X4为氢原子，
所述R5为甲基，
所述R6为十三氟庚基。
12.根据权利要求1或2所述的电池用电解液，
所述金属盐由碱金属阳离子和阴离子构成，
所述阴离子是选自BF4 -、PF6 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2F)2 -、N(SO2CF2CF3)2 -、N(SO2-CF2CF2SO2-)-和[N-(SO2F)-(SO2CF3)]-之中的至少任一种。
13.根据权利要求1或2所述的电池用电解液，
所述金属盐由碱金属阳离子和阴离子构成，
所述碱金属阳离子是锂离子或钠离子。
14.一种电池，具备权利要求1～13的任一项所述的电池用电解液、正极和负极，
所述金属盐由碱金属阳离子和阴离子构成，
所述正极含有能够吸藏和放出所述碱金属阳离子的正极活性物质，
所述负极含有能够吸藏和放出所述碱金属阳离子的负极活性物质。
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