CN110313097B - 锂离子二次电池用电解液、锂离子二次电池、电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
锂离子二次电池具备正极、负极和包含多环芳香族化合物的电解液。
Description
技术领域
本技术涉及在嵌入以及脱嵌锂的锂离子二次电池中使用的电解液、使用了该电解液的锂离子二次电池以及使用了该锂离子二次电池的电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备。
背景技术
便携式电话机以及便携式信息终端设备(PDA)等多种电子设备广泛普及,要求该电子设备的小型化、轻量化以及长寿命化。因此,作为电源,正在进行电池、特别是小型且轻量、而且能够得到高能量密度的二次电池的开发。其中,可以利用锂的嵌入以及脱嵌来得到电池容量的锂离子二次电池由于可以稳定地得到高电池容量而备受关注。
锂离子二次电池并不限制于上述的电子设备,还研究了对于其他用途的应用。如果列举一例,则为:可拆装地搭载于电子设备等的电池包、电动汽车等电动车辆、家用电力服务器等电力存储系统以及电钻等电动工具。
该锂离子二次电池在具备正极及负极的同时具备电解液。电解液的组成对电池特性有很大的影响,因此关于该电解液的组成进行了各种研究。
具体而言,关于利用锂金属的析出以及溶解来得到电池容量的锂金属二次电池,为了防止由树枝状晶体的产生而引起的短路等,在电解液中含有[2,2]-对环芳烷等(例如,参照专利文献1~3。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平06-168739号公报
专利文献2:日本特开2001-015158号公报
专利文献3:中国专利第105591071号说明书。
发明内容
电子设备等日益高性能化以及多功能化。伴随于此,电子设备等的使用频度正在增加,并且该电子设备等的使用环境正在扩大。因此,关于锂离子二次电池的电池特性仍然有改善的余地。
因此,期望提供能够得到优异的电池特性的锂离子二次电池用电解液、锂离子二次电池、电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备。
本技术的一个实施方式的锂离子二次电池用电解液包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物。
[化1]
(R1~R8中的每个是氢基(-H)、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种。其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
本技术的一个实施方式的锂离子二次电池具备正极、负极和电解液,该电解液具有与上述的本技术的一个实施方式的锂离子二次电池用电解液相同的构成。
本技术的一个实施方式的电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备中的每个具备锂离子二次电池,该锂离子二次电池具有与上述的本技术的一个实施方式的锂离子二次电池相同的构成。
在此,“锂离子二次电池”与利用锂的析出以及溶解来得到电池容量的二次电池(锂金属二次电池)不同,是利用锂的嵌入以及脱嵌来得到电池容量的二次电池。
“一价的烃基”是由碳(C)以及氢(H)构成的一价基的总称。该一价的烃基可以包含一个或两个以上的碳间不饱和键(碳间双键以及碳间三键),也可以不包含该碳间不饱和键。另外,一价的烃基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状,还可以为环状。
“一价的含氮烃基”是由碳及氢与氮(N)一起构成的一价基的总称。“一价的含氧烃基”是由碳及氢与氧(O)一起构成的一价基的总称。“一价的含硫烃基”是由碳及氢以与硫(S)一起构成的一价基的总称。
“一价的卤代烃基”是一价的烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“一价的卤代含氮烃基”是一价的含氮烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“一价的卤代含氧烃基”是一价的含氧烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“一价的卤代含硫烃基”是一价的含硫烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。
“二价的烃基”是由碳以及氢构成的二价基的总称。该二价的烃基可以包含一个或两个以上的碳间不饱和键,也可以不包含该碳间不饱和键。另外,二价的烃基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状,还可以为环状。
“二价的含氮烃基”是由碳及氢与氮一起构成的二价基的总称。“二价的含氧烃基”是由碳及氢与氧一起构成的二价基的总称。“二价的含硫烃基”是由碳及氢与硫一起构成的二价基的总称。
“二价的卤代烃基”是二价的烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“二价的卤代含氮烃基”是二价的含氮烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“二价的卤代含氧烃基”是二价的含氧烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。“二价的卤代含硫烃基”是二价的含硫烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。
根据本技术的一个实施方式的锂离子二次电池用电解液以及锂离子二次电池的每一个,电解液包含上述的多环芳香族化合物,因此能够得到优异的电池特性。另外,在本技术的一个实施方式的电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备的每一个中,也能够得到相同的效果。
需要说明的是,这里所述的效果并不一定限制于此,可以是本技术中所述的任何效果。
附图说明
图1是表示本技术的一个实施方式的锂离子二次电池(圆筒型)的构成的剖视图。
图2是将图1所示的卷绕电极体的构成中的一部分放大表示的剖视图。
图3是表示本技术的一个实施方式的锂离子二次电池(层压膜型)的构成的立体图。
图4是表示沿着图3所示的IV-IV线的卷绕电极体的构成的剖视图。
图5是表示锂离子二次电池的应用例(电池包:单电池)的构成的立体图。
图6是表示图5所示的电池包的构成的框图。
图7是表示锂离子二次电池的应用例(电池包:组电池)的构成的框图。
图8是表示锂离子二次电池的应用例(电动车辆)的构成的框图。
图9是表示锂离子二次电池的应用例(电力存储系统)的构成的框图。
图10是表示锂离子二次电池的应用例(电动工具)的构成的框图。
具体实施方式
以下参照附图对本技术的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是,说明的顺序如下所述。
1.锂离子二次电池用电解液
1-1.构成
1-2.制造方法
1-3.作用以及效果
2.锂离子二次电池
2-1.圆筒型
2-2.层压膜型
3.二次电池的用途
3-1.电池包(单电池)
3-2.电池包(组电池)
3-3.电动车辆
3-4.电力存储系统
3-5.电动工具
<1.锂离子二次电池用电解液>
首先,对本技术的一个实施方式的锂离子二次电池用电解液进行说明。
这里说明的锂离子二次电池用电解液(以下简称为“电解液”。)用于锂离子二次电池。该锂离子二次电池如上所述,是利用锂的嵌入以及脱嵌来得到电池容量的二次电池。因此,锂离子二次电池的工作原理与利用锂的析出以及溶解来得到电池容量的锂金属二次电池的工作原理从根本上不同。
<1-1.构成>
电解液包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物中的任意一种或两种以上。即,电解液中含有的多环芳香族化合物的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。
[化2]
(R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种。其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
[多环芳香族化合物]
由式(1)可知,多环芳香族化合物是经由两个连结基(R9以及R10)将两个芳香族环(具有R1~R4的苯环以及具有R5~R8的苯环)相互结合而获得的环状的化合物。
电解液包含多环芳香族化合物,是因为能够提高该电解液的化学稳定性。由此,可以抑制电解液的分解反应,并且可以抑制由该电解液的分解反应而引起的气体的产生,因此能够提高使用了该电解液的二次电池的电池特性。在该情况下,特别是,即使在高温环境以及低温环境等严酷的环境中使用(充放电)二次电池,并且在这些环境中保存二次电池,也可以充分抑制电解液的分解反应,并且可以充分抑制气体的产生,因此能够大幅改善电池特性。
另外,使用包含多环芳香族化合物的电解液的二次电池的种类是锂离子二次电池,是因为可以特异性地得到上述的多环芳香族化合物所带来的优点。详细而言,在锂金属二次电池中,即使电解液包含多环芳香族化合物,该多环芳香族化合物也难以发挥上述的电解液的分解抑制功能,因此难以抑制电解液的分解反应。与此相对,在锂离子二次电池中,如果电解液包含多环芳香族化合物,则该多环芳香族化合物容易发挥上述的电解液的分解抑制功能,因此容易抑制电解液的分解反应。
关于多环芳香族化合物的构成的详细情况如下所述。
(关于R1~R8的详细情况)
如上所述,R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及一价的结合基中的任意一种。该一价的结合基是上述的一系列基中的两种以上相互结合而获得的一价基。
R1~R8中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。当然,也可以R1~R8中的一部分是彼此相同种类的基。
(卤基)
卤基例如是氟基(-F)、氯基(-Cl)、溴基(-Br)以及碘基(-I)中的任意一种。其中,卤基优选为氟基。这是因为,在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,该多环芳香族化合物容易发挥电解液的分解抑制功能。
(一价的烃基)
如上所述,“一价的烃基”是由碳以及氢构成的一价基的总称。该一价的烃基可以是包含一个或两个以上的碳间不饱和键的基(一价的不饱和烃基),也可以是不包含该碳间不饱和键的基(一价的饱和烃基)。该碳间不饱和键例如是碳间双键以及碳间三键。另外,一价的烃基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状,还可以为环状。
一价的烃基例如是一价的饱和烃基、一价的不饱和烃基以及一价的烃结合基等。该一价的烃结合基是一价的饱和烃基以及一价的不饱和烃基中的两种以上相互结合而获得的一价基。
一价的饱和烃基例如是烷基、环烷基以及一价的饱和结合基等。该一价的饱和结合基是烷基以及环烷基中的两种以上相互结合而获得的一价基,例如是烷基与环烷基相互结合而获得的一价基等。
一价的不饱和烃基例如是烯基、炔基、芳基以及一价的不饱和结合基等。该一价的不饱和结合基是烯基、炔基以及芳基中的两种以上相互结合而获得的一价基,例如是烯基与炔基相互结合而获得的一价基、烯基与芳基相互结合而获得的一价基以及炔基与芳基相互结合而获得的一价基等。
烷基的种类没有特别限制,例如是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基以及癸基等。
环烷基的种类没有特别限制,例如是环丙基、环丁基、环戊基、环己基以及环癸基等。
一价的饱和结合基的种类没有特别限制,例如是甲基与环丙基相互结合而获得的一价基以及甲基与环丁基相互结合而获得的一价基等。
烯基的种类没有特别限制,例如是乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基以及癸烯基等。
炔基的种类没有特别限制,例如是乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、辛炔基、壬炔基以及癸炔基等。
芳基的种类没有特别限制,例如是苯基以及萘基等。
一价的不饱和结合基的种类没有特别限制,例如是乙烯基与乙炔基相互结合而获得的一价基、乙烯基与苯基相互结合而获得的一价基以及乙炔基与苯基相互结合而获得的一价基等。
一价的烃结合基的种类没有特别限制,例如是甲基与乙烯基相互结合而获得的一价基、甲基与乙炔基相互结合而获得的一价基、甲基与苯基相互结合而获得的一价基、环己基与乙烯基相互结合而获得的一价基、环己基与乙炔基相互结合而获得的一价基以及环己基与苯基相互结合而获得的一价基等。
一价的烃基的碳原子数没有特别限制,其中,优选为1~18。这是因为可以确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等。
详细而言,烷基的碳原子数优选为1~18。烯基以及炔基各自的碳原子数优选为2~18。环烷基的碳原子数优选为3~18。芳基的碳原子数优选为6~18。
(一价的含氮烃基)
如上所述,“一价的含氮烃基”是由碳及氢与氮一起构成的一价基的总称。一价的含氮烃基的构成是由碳及氢与氮一起构成的一价基即可,没有特别限制。
具体而言,一价的含氮烃基例如是一价的含氮结合基、一价的胺结合基以及一价的氮系结合基等。
一价的含氮结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
一价的胺结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的胺键相互结合而获得的一价基。该胺键由-NR100-(R100是氢基以及一价的烃基中的任意一种。)表示。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
一价的氮系结合基是一价的含氮结合基以及一价的胺结合基中的两种以上相互结合而获得的一价基。
(一价的含氮结合基)
一价的含氮结合基中含有的一价的含氮基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的含氮结合基中包含的一价的含氮基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
“一价的含氮基”是包含氮作为构成元素的一价基的总称。一价的含氮基的种类没有特别限制,例如是氰基(-CN)、硝基(-NO2)、氨基(-NH2)、异氰酸酯基(-NCO)以及酰胺基(-CONH2-)等。
但是,为了区别这里说明的一价的含氮基和后述的一价的含氧基以及一价的含硫基,使含有氮作为构成元素的一价基相当于一价的含氮基。
一价的含氮结合基例如是一个烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基、一个烯基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基以及一个芳基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基为例,则关于该一价的含氮基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与烷基结合的一价的含氮基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与烷基结合的一价的含氮基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与烷基结合的一价的含氮基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氮基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至烷基的一价的含氮基的位置没有特别限制。因此,引入至烷基的一价的含氮基的位置可以为烷基的末端,也可以为烷基的途中。
一价的含氮结合基的种类没有特别限制,例如是在甲基中引入了氰基的一价基、在乙基的末端引入了氰基的一价基、在乙基的途中引入了氰基的一价基、在丙基的末端引入了氰基的一价基、在丙基的途中引入了氰基的一价基、在乙基的末端引入了硝基的一价基、在乙基的末端引入了氨基的一价基以及在乙基的末端引入了异氰酸酯基的一价基等。
需要说明的是,关于与一价的含氮基结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的胺结合基)
一价的胺结合基中含有的一价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的胺结合基中含有的一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的胺结合基中含有的一价的烃基的种类仅为一种的情况下,该一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的胺结合基中含有的胺键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在胺键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个胺键例如可以不经由一价的烃基而直接结合,也可以经由一价的烃基而间接结合。
一价的胺结合基例如是一个烷基与一个胺键相互结合而获得的一价基、一个烯基与一个胺键相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个胺键相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个胺键相互结合而获得的一价基、一个芳基与一个胺键相互结合而获得的一价基以及两个以上的烷基与一个以上的胺键相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的烷基与一个或两个以上的胺键相互结合而获得的一价基为例,则关于该烷基的数量以及胺键的数量的详细情况例如如下所述。第一,烷基的数量为一个,并且胺键的数量为一个,因此一个烷基与一个胺键可以相互结合。第二,烷基的数量为两个以上,并且胺键的数量为一个以上,因此两个以上的烷基与一个以上的胺键可以相互结合。第三,在胺键的数量为两个以上的情况下,烷基与胺键相互结合而获得的一价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在烷基的数量为两个以上并且胺键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的烷基与两个以上的胺键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
一价的胺结合基的种类没有特别限制,例如是两个甲基与一个胺键相互结合而获得的一价基、三个甲基与两个胺键相互结合而获得的一价基、两个乙基与一个胺键相互结合而获得的一价基以及三个乙基与两个胺键相互结合而获得的一价基等。
需要说明的是,关于与胺键结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的氮系结合基)
一价的氮系结合基中含有的一价的含氮结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的氮系结合基中含有的一价的含氮结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的氮系结合基中含有的一价的含氮结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氮结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的氮系结合基中含有的一价的胺结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的氮系结合基中含有的一价的胺结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的氮系结合基中含有的一价的胺结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的胺结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的氮系结合基的种类没有特别限制,例如是一价的含氮结合基(在乙基的末端引入了氰基的一价基)与一价的胺结合基(三个甲基与两个胺键交替结合而获得的一价基)相互结合而获得的一价基等。
(一价的含氧烃基)
如上所述,“一价的含氧烃基”是由碳及氢与氧一起构成的一价基的总称。一价的含氧烃基的构成如上所述,是由碳及氢与氧一起构成的一价基即可,没有特别限制。
具体而言,一价的含氧烃基例如是一价的含氧结合基、一价的醚结合基以及一价的氧系结合基等。一价的含氧结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基。一价的醚结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的一价基。一价的氧系结合基是一价的含氧结合基以及一价的醚结合基中的两种以上相互结合而获得的一价基。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
(一价的含氧结合基)
一价的含氧结合基中含有的一价的含氧基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的含氧结合基中含有的一价的含氧基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
“一价的含氧基”是含有氧作为构成元素的一价基的总称。一价的含氧基的种类没有特别限制,例如是羟基(-OH)、醛基(-CHO)、羧基(-COOH)以及酯基(-COOR101:R101是一价的烃基。)等。需要说明的是,关于酯基中含有的一价的烃基的详细情况例如如上所述。
但是,为了区别这里说明的一价的含氧基与一价的含氮基以及一价的含硫基,使不含有氮以及硫中的一方或双方作为构成元素而含有氧作为构成元素的一价基相当于一价的含氧基。
一价的含氧结合基例如是一个烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基、一个烯基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基以及一个芳基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基为例,则关于该一价的含氧基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与烷基结合的一价的含氧基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与烷基结合的一价的含氧基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与烷基结合的一价的含氧基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氧基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至烷基的一价的含氧基的位置没有特别限制。因此,引入至烷基的一价的含氧基的位置可以为烷基的末端,也可以为烷基的途中。
一价的含氧结合基的种类没有特别限制,例如是在甲基中引入了羟基的一价基、在乙基的末端引入了羟基的一价基、在乙基的途中引入了羟基的一价基、在丙基的末端引入了羟基的一价基、在丙基的途中引入了羟基的一价基、在乙基的末端引入了醛基的一价基、在乙基的末端引入了羧基的一价基以及在乙基的末端引入了酯基的一价基等。
需要说明的是,关于与一价的含氧基结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的醚结合基)
一价的醚结合基中含有的一价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的醚结合基中含有的一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的醚结合基中含有的一价的烃基的种类仅为一种的情况下,该一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的醚结合基中含有的醚键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在醚键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个醚键例如可以不经由一价的烃基而直接结合,也可以经由一价的烃基而间接结合。
一价的醚结合基例如是一个烷基与一个醚键相互结合而获得的一价基(烷氧基)、一个烯基与一个醚键相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个醚键相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个醚键相互结合而获得的一价基、一个芳基与一个醚键相互结合而获得的一价基以及两个以上的烷基与一个以上的醚键相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的烷基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的一价基为例,则关于该烷基的数量以及醚键的数量的详细情况例如如下所述。第一,烷基的数量为一个,并且醚键的数量为一个,因此一个烷基与一个醚键可以相互结合。第二,烷基的数量为两个以上,并且醚键的数量为一个以上,因此两个以上的烷基与一个以上的醚键可以交替结合。第三,在醚键的数量为两个以上的情况下,烷基与醚键相互结合而获得的一价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在烷基的数量为两个以上并且醚键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的烷基与两个以上的醚键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
一价的醚结合基的种类没有特别限制,例如是两个甲基与一个醚键交替结合而获得的一价基、三个甲基与两个醚键交替结合而获得的一价基、两个乙基与一个醚键交替结合而获得的一价基以及三个乙基与两个醚键交替结合而获得的一价基等。
需要说明的是,关于与醚键结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的氧系结合基)
一价的氧系结合基中含有的一价的含氧结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的氧系结合基中含有的一价的含氧结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的氧系结合基中含有的一价的含氧结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氧结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的氧系结合基中含有的一价的醚结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的氧系结合基中含有的一价的醚结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的氧系结合基中含有的一价的醚结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的醚结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的氧系结合基的种类没有特别限制,例如是一价的含氧结合基(在乙基的末端引入了羟基的一价基)与一价的醚结合基(三个甲基与两个醚键交替结合而获得的一价基)相互结合而获得的一价基等。
(一价的含硫烃基)
如上所述,“一价的含硫烃基”是由碳及氢与硫一起构成的一价基的总称。如上所述,一价的含硫烃基的构成是由碳及氢与硫一起构成的一价基即可,没有特别限制。
具体而言,一价的含硫烃基例如是一价的含硫结合基、一价的硫结合基以及一价的硫系结合基等。一价的含硫结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基。一价的硫结合基是一个或两个以上的一价的烃基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的一价基。一价的硫系结合基是一价的含硫结合基以及一价的硫结合基中的两种以上相互结合而获得的一价基。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
(一价的含硫结合基)
一价的含硫结合基中含有的一价的含硫基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的含硫结合基中含有的一价的含硫基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
“一价的含硫基”是含有硫作为构成元素的一价基的总称。一价的含硫基的种类没有特别限制,例如是磺酸基(-SO3H)以及磺酰型基(-SO2R102:R102是一价的烃基)等。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
但是,为了区别这里说明的一价的含硫基与一价的含氮基以及一价的含氧基,使含有硫作为构成元素的一价基相当于一价的含硫基。
一价的含硫结合基例如是一个烷基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基、一个烯基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基以及一个芳基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个烷基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基为例,则关于该一价的含硫基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与烷基结合的一价的含硫基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与烷基结合的一价的含硫基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与烷基结合的一价的含硫基的种类仅为一种的情况下,该一价的含硫基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至烷基的一价的含硫基的位置没有特别限制。因此,引入至烷基的一价的含硫基的位置例如可以为烷基的末端,也可以为烷基的途中。
一价的含硫结合基的种类没有特别限制,例如是在甲基中引入了磺酸基的一价基、在乙基的末端引入了磺酸基的一价基、在乙基的途中引入了磺酸基的一价基、在丙基的末端引入了磺酸基的一价基以及在丙基的途中引入了磺酸基的一价基等。
需要说明的是,关于与一价的含硫基结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的硫结合基)
一价的硫结合基中含有的一价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的硫结合基中含有的一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的硫结合基中含有的一价的烃基的种类仅为一种的情况下,该一价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的硫结合基中含有的硫键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在硫键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个硫键例如可以不经由一价的烃基而直接结合,也可以经由一价的烃基而间接结合。
一价的硫结合基例如是一个烷基与一个硫键相互结合而获得的一价基、一个烯基与一个硫键相互结合而获得的一价基、一个炔基与一个硫键相互结合而获得的一价基、一个环烷基与一个硫键相互结合而获得的一价基、一个芳基与一个硫键相互结合而获得的一价基以及两个以上的烷基与一个以上的硫键相互结合而获得的一价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的烷基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的一价基为例,则关于该烷基的数量以及硫键的数量的详细情况例如如下所述。第一,烷基的数量为一个,并且硫键的数量为一个,因此一个烷基与一个硫键可以相互结合。第二,烷基的数量为两个以上,并且硫键的数量为一个以上,因此两个以上的烷基与一个以上的硫键可以交替结合。第三,在硫键的数量为两个以上的情况下,烷基与硫键相互结合而获得的一价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在烷基的数量为两个以上并且硫键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的烷基与两个以上的硫键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
一价的硫结合基的种类没有特别限制,例如是两个甲基与一个硫键交替结合而获得的一价基、三个甲基与两个硫键交替结合而获得的一价基、两个乙基与一个硫键交替结合而获得的一价基以及三个乙基与两个硫键交替结合而获得的一价基等。
需要说明的是,关于与硫键结合的一价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(一价的硫系结合基)
一价的硫系结合基中含有的一价的含硫结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的硫系结合基中含有的一价的含硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的硫系结合基中含有的一价的含硫结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的含硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的硫系结合基中含有的一价的硫结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,一价的硫系结合基中含有的一价的硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在一价的硫系结合基中含有的一价的硫结合基的种类仅为一种的情况下,该一价的硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
一价的硫系结合基的种类没有特别限制,例如是一价的含硫结合基(在乙基的末端引入了磺酸基的一价基)与一价的硫结合基(三个甲基与两个硫键交替结合而获得的一价基)相互结合而获得的一价基等。
(一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基)
如上所述,“一价的卤代烃基”是一价的烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“一价的卤代含氮烃基”是一价的含氮烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“一价的卤代含氧烃基”是一价的含氧烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“一价的卤代含硫烃基”是一价的含硫烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。
关于卤基的详细情况例如如上所述。但是,卤基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,在卤基的种类仅为一种的情况下,该卤基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
其中,如上所述,卤基优选为氟基。因此,一价的卤代烃基优选为一价的氟化烃基。一价的卤代含氮烃基优选为一价的含氟代含氮烃基。一价的卤代含氧烃基优选为一价的氟代含氧烃基。一价的卤代含硫烃基优选为一价的氟代含硫烃基。
需要说明的是,关于一价的卤代烃基的碳原子数的详细情况例如与上述的关于一价的烃基的碳原子数的详细情况相同。
(一价的结合基)
一价的结合基的种类只要是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的两种以上相互结合而获得的一价基即可,没有特别限制。
(关于R9以及R10的详细情况)
如上所述,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及二价的结合基中的任意一种。该二价的结合基是上述的一系列基中的两种以上相互结合而获得的二价基。
R9以及R10中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。
(二价的烃基)
如上所述,“二价的烃基”是由碳以及氢构成的二价基的总称。该二价的烃基可以是包含一个或两个以上的碳间不饱和键的基(二价的不饱和烃基),也可以是不包含该碳间不饱和键的基(二价的饱和烃基)。另外,二价的烃基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状,还可以为环状。
二价的烃基例如是二价的饱和烃基、二价的不饱和烃基以及二价的烃结合基等。该二价的烃结合基是二价的饱和烃基以及二价的不饱和烃基中的两种以上相互结合而获得的二价基。
二价的饱和烃基例如是亚烷基、亚环烷基以及二价的饱和结合基等。该二价的饱和结合基是亚烷基以及亚环烷基中的两种以上相互结合而获得的二价基,例如是亚烷基与亚环烷基相互结合而获得的二价基等。
二价的不饱和烃基例如是亚烯基、亚炔基、亚芳基以及二价的不饱和结合基等。该二价的不饱和结合基是亚烯基、亚炔基以及亚芳基中的两种以上相互结合而获得的二价基,例如是亚烯基与亚炔基相互结合而获得的二价基、亚烯基与亚芳基相互结合而获得的二价基以及亚炔基与亚芳基相互结合而获得的二价的基等。
亚烷基的种类没有特别限制,例如是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基以及亚癸基等。
亚环烷基的种类没有特别限制,例如是亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基以及亚环癸基等。
二价的饱和结合基的种类没有特别限制,例如是亚甲基与亚环丙基相互结合而获得的二价基以及亚甲基与亚环丁基相互结合而获得的二价基等。
亚烯基的种类没有特别限制,例如是亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基、亚庚烯基、亚辛烯基、亚壬烯基以及亚癸烯基等。
亚炔基的种类没有特别限制,例如是亚乙炔基、亚丙炔基、亚丁炔基、亚戊炔基、亚己炔基、亚庚炔基、亚辛炔基、亚壬炔基以及亚癸炔基等。
亚芳基的种类没有特别限制,例如是亚苯基以及亚萘基等。
二价的不饱和结合基的种类没有特别限制,例如是亚乙烯基与亚乙炔基相互结合而获得的二价的基、亚乙烯基与亚苯基相互结合而获得的二价基以及亚乙炔基与亚苯基相互结合而获得的二价基等。
二价的烃结合基的种类没有特别限制,例如是亚甲基与亚乙烯基相互结合而获得的二价基、亚甲基与亚乙炔基相互结合而获得的二价基、亚甲基与亚苯基相互结合而获得的二价基、亚环己基与亚乙烯基相互结合而获得的二价基、亚环己基与亚乙炔基相互结合而获得的二价基以及亚环己基与亚苯基相互结合而获得的二价的基等。
二价的烃基的碳原子数没有特别限制,其中,优选为1~10。这是因为可以确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等。
详细而言,亚烷基的碳原子数优选为1~10。亚烯基以及亚炔基各自的碳原子数优选为2~10。亚环烷基的碳原子数优选为3~10。亚芳基的碳原子数优选为6~10。
(二价的含氮烃基)
如上所述,“二价的含氮烃基”是由碳及氢与氮一起构成的二价基的总称。二价的含氮烃基的构成是由碳及氢与氮一起构成的二价基即可,没有特别限制。
具体而言,二价的含氮烃基例如是二价的含氮结合基、二价的胺结合基以及二价的氮系结合基等。
二价的含氮结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基。需要说明的是,关于二价的烃基的详细情况例如如上所述。
二价的胺结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的胺键相互结合而获得的二价基。该胺键由-NR103-(R103是氢基以及一价的烃基中的任意一种。)表示。需要说明的是,关于二价的烃基的详细情况例如如上所述。
二价的氮系结合基是二价的含氮结合基以及二价的胺结合基中的两种以上相互结合而获得的二价基。
(二价的含氮结合基)
二价的含氮结合基中含有的一价的含氮基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的含氮结合基中含有的一价的含氮基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。需要说明的是,关于一价的含氮基的详细情况例如如上所述。即,一价的含氮基例如是氰基、硝基、氨基、异氰酸酯基以及酰胺基等。
二价的含氮结合基例如是一个亚烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基、一个亚烯基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基、一个亚炔基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基、一个亚环烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基以及一个亚芳基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基等。
在此,如果以上述的一个亚烷基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基为例,则关于该一价的含氮基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与亚烷基结合的一价的含氮基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与亚烷基结合的一价的含氮基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与亚烷基结合的一价的含氮基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氮基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至亚烷基的一价的含氮基的位置没有特别限制。因此,引入至亚烷基的一价的含氮基的位置可以为亚烷基的末端,也可以为亚烷基的途中。
二价的含氮结合基的种类没有特别限制,例如是在亚甲基中引入了氰基的二价基、在亚乙基的末端引入了氰基的二价基、在亚乙基的途中引入了氰基的二价基、在亚丙基的末端引入了氰基的二价基、在亚丙基的途中引入了氰基的二价基、在亚乙基的末端引入了硝基的二价基、在亚乙基的末端引入了氨基的二价基以及在亚乙基的末端引入了异氰酸酯基的二价基。
需要说明的是,关于与一价的含氮基结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的胺结合基)
二价的胺结合基中含有的二价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的胺结合基中含有的二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的胺结合基中含有的二价的烃基的种类仅为一种的情况下,该二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的胺结合基中含有的胺键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在胺键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个胺键例如可以不经由二价的烃基而直接结合,也可以经由二价的烃基而间接结合。
二价的胺结合基例如是一个亚烷基与一个胺键相互结合而获得的二价基、一个亚烯基与一个胺键相互结合而获得的二价基、一个亚炔基与一个胺键相互结合而获得的二价基、一个亚环烷基与一个胺键相互结合而获得的二价基、一个亚芳基与一个胺键相互结合而获得的二价基、两个以上的亚烷基与一个以上的胺键相互结合而获得的二价基以及两个以上的亚烷基与两个以上的胺键交替结合而获得的二价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的亚烷基与一个或两个以上的胺键相互结合而获得的二价基为例,则关于该亚烷基的数量以及胺键的数量的详细情况例如如下所述。第一,亚烷基的数量为一个,并且胺键的数量为一个,因此一个亚烷基与一个胺键可以相互结合。第二,亚烷基的数量为两个以上,并且胺键的数量为一个以上,因此两个以上的亚烷基与一个以上的胺键可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为亚烷基。第三,亚烷基的数量为一个以上,并且胺键的数量为两个以上,因此两个以上的胺键与一个以上的亚烷基可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为胺键。第四,亚烷基的数量为两个以上,并且胺键的数量为两个以上,因此两个以上的亚烷基与两个以上的胺键可以交替结合。在该情况下,如果亚烷基的数量与胺键的数量彼此相等,则一个末端的基成为亚烷基,并且另一个末端的基成为胺键。第五,在胺键的数量为两个以上的情况下,亚烷基与胺键相互结合而获得的二价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在亚烷基的数量为两个以上并且胺键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的亚烷基与两个以上的胺键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
二价的胺结合基的种类没有特别限制,例如是两个亚甲基与一个胺键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与两个胺键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与一个胺键相互结合而获得的二价基、三个亚乙基与两个胺键交替结合而获得的二价基、两个胺键与一个亚甲基交替结合而获得的二价基、三个胺键与两个亚甲基交替结合而获得的二价基、两个胺键与一个亚乙基交替结合而获得的二价基、三个胺键与两个亚乙基交替结合而获得的二价基、两个亚甲基与两个胺键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与三个胺键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与两个胺键交替结合而获得的二价基以及三个亚乙基与三个胺键交替结合而获得的二价基等。
需要说明的是,关于与胺键结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的氮系结合基)
二价的氮系结合基中含有的二价的含氮结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的氮系结合基中含有的二价的含氮结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的氮系结合基中含有的二价的含氮结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的含氮结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的氮系结合基中含有的二价的胺结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的氮系结合基中含有的二价的胺结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的氮系结合基中含有的二价的胺结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的胺结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的氮系结合基的种类没有特别限制,例如是二价的含氮结合基(在亚乙基的末端引入了氰基的二价基)与二价的胺结合基(三个亚甲基与两个胺键交替结合而获得的二价基)相互结合而获得的二价的基等。
(二价的含氧烃基)
如上所述,“二价的含氧烃基”是由碳及氢与氧一起构成的二价基的总称。如上所述,二价的含氧烃基的构成是由碳及氢与氧一起构成的二价基即可,没有特别限制。
具体而言,二价的含氧烃基例如是二价的含氧结合基、二价的醚结合基以及二价的氧系结合基等。二价的含氧结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基。二价的醚结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的二价基。二价的氧系结合基是二价的含氧结合基以及二价的醚结合基中的两种以上相互结合而获得的二价基。
(二价的含氧结合基)
二价的含氧结合基中含有的一价的含氧基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的含氧结合基中含有的一价的含氧基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的含氧结合基中含有的一价的含氧基的种类为一种的情况下,该一价的含氧基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。需要说明的是,关于一价的含氧基的详细情况例如如上所述。即,一价的含氧基例如是羟基、醛基、羧基和以及酯基(-COOR104:R104是一价的烃基。)等。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
二价的含氧结合基例如是一个亚烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基、一个亚烯基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基、一个亚炔基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基、一个亚环烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基以及一个亚芳基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基等。
在此,如果以上述的一个亚烷基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基为例,则关于该一价的含氧基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与亚烷基结合的一价的含氧基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与亚烷基结合的一价的含氧基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与亚烷基结合的一价的含氧基的种类仅为一种的情况下,该一价的含氧基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至亚烷基的一价的含氧基的位置没有特别限制。因此,引入至亚烷基的一价的含氧基的位置可以为亚烷基的末端,也可以为亚烷基的途中。
二价的含氧结合基的种类没有特别限制,例如是在亚甲基中引入了羟基的二价基、在亚乙基的末端引入了羟基的二价基、在亚乙基的途中引入了羟基的二价基、在亚丙基的末端引入了羟基的二价基、在亚丙基的途中引入了羟基的二价基、在亚乙基的末端引入了醛基的二价基、在亚乙基的末端引入了羧基的二价基以及在亚乙基的末端引入了酯基的二价基等。
需要说明的是,关于与一价的含氧基结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的醚结合基)
二价的醚结合基中含有的二价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的醚结合基中含有的二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的醚结合基中含有的二价的烃基的种类仅为一种的情况下,该二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的醚结合基中含有的醚键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在醚键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个醚键例如可以不经由二价的烃基而直接结合,也可以经由二价的烃基而间接结合。
二价的醚结合基例如是一个亚烷基与一个醚键相互结合而获得的二价基、一个亚烯基与一个醚键相互结合而获得的二价基、一个亚炔基与一个醚键相互结合而获得的二价基、一个亚环烷基与一个醚键相互结合而获得的二价基、一个亚芳基与一个醚键相互结合而获得的二价基、两个以上的亚烷基与一个以上的醚键交替结合而获得的二价基、两个以上的醚键与一个以上的亚烷基交替结合而获得的二价基以及两个以上的亚烷基与两个以上的醚键交替结合而获得的二价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的亚烷基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的二价基为例,则关于该亚烷基的数量以及醚键的数量的详细情况例如如下所述。第一,亚烷基的数量为一个,并且醚键的数量为一个,因此一个亚烷基与一个醚键可以相互结合。第二,亚烷基的数量为两个以上,并且醚键的数量为一个以上,因此两个以上的亚烷基与一个以上的醚键可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为亚烷基。第三,亚烷基的数量为一个以上,并且醚键的数量为两个以上,因此两个以上的醚键与一个以上的亚烷基可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为醚键。第四,亚烷基的数量为两个以上,并且醚键的数量为两个以上,因此两个以上的亚烷基与两个以上的醚键可以交替结合。在该情况下,如果亚烷基的数量与醚键的数量彼此相等,则一个末端的基成为亚烷基,并且另一个末端的基成为醚键。第五,在醚键的数量为两个以上的情况下,亚烷基与醚键相互结合而获得的二价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在亚烷基的数量为两个以上并且醚键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的亚烷基与两个以上的醚键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
二价的醚结合基的种类没有特别限制,例如是两个亚甲基与一个醚键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与两个醚键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与一个醚键交替结合而获得的二价基、三个亚乙基与两个醚键交替结合而获得的二价基、一个亚甲基与两个醚键交替结合而获得的二价基、两个亚甲基与三个醚键交替结合而获得的二价基、一个亚乙基与两个醚键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与三个醚键交替结合而获得的二价基、两个亚甲基与两个醚键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与三个醚键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与两个醚键交替结合而获得的二价基以及三个亚乙基与三个醚键交替结合而获得的二价基等。
需要说明的是,关于与醚键结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的氧系结合基)
二价的氧系结合基中含有的二价的含氧结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的氧系结合基中含有的二价的含氧结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的氧系结合基中含有的二价的含氧结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的含氧结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的氧系结合基中含有的二价的醚结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的氧系结合基中含有的二价的醚结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的氧系结合基中含有的二价的醚结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的醚结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的氧系结合基的种类没有特别限制,例如是二价的含氧结合基(在亚乙基的末端引入了羟基的二价基)与二价的醚结合基(三个亚甲基与两个醚键交替结合而获得的二价基)相互结合而获得的二价的基等。
(二价的含硫烃基)
如上所述,“二价的含硫烃基”是由碳及氢与硫一起构成的二价基的总称。如上所述,二价的含硫烃基的构成是由碳及氢与硫一起构成的二价基即可,没有特别限制。
具体而言,二价的含硫烃基例如是二价的含硫结合基、二价的硫结合基以及二价的硫系结合基等。二价的含硫结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的二价基。二价的硫结合基是一个或两个以上的二价的烃基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的二价基。二价的硫系结合基是二价的含硫结合基以及一价的硫结合基中的两种以上相互结合而获得的二价基。需要说明的是,关于二价的烃基的详细情况例如如上所述。
(二价的含硫结合基)
二价的含硫结合基中含有的二价的含硫基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的含硫结合基中含有的二价的含硫基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的含硫结合基中含有的一价的含硫基的种类仅为一种的情况下,该一价的含硫基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。关于一价的含硫基的详细情况例如如上所述。即,一价的含硫基例如是磺酸基以及磺酰型基(-SO2R105:R105是一价的烃基。)等。需要说明的是,关于一价的烃基的详细情况例如如上所述。
二价的含硫结合基例如是在一个亚烷基中引入了一个或两个以上的一价的含硫基的二价基、在一个亚烯基中引入了一个或两个以上的一价的含硫基的二价基、在一个亚炔基中引入了一个或两个以上的一价的含硫基的二价基、在一个亚环烷基中引入了一个或两个以上的一价的含硫基的二价基以及在一个亚芳基中引入了一个或两个以上的一价的含硫基的二价基等。
在此,如果以上述的一个亚烷基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的二价基为例,则关于该一价的含硫基的种类、数量以及位置的详细情况例如如下所述。第一,与亚烷基结合的一价的含硫基的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。第二,与亚烷基结合的一价的含硫基的数量如上所述,可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在与亚烷基结合的一价的含硫基的种类仅为一种的情况下,该一价的含硫基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。第三,引入至亚烷基的一价的含硫基的位置没有特别限制。因此,引入至亚烷基的一价的含硫基的位置可以为亚烷基的末端,也可以为亚烷基的途中。
二价的含硫结合基的种类没有特别限制,例如是在亚甲基中引入了磺酸基的二价基、在亚乙基的末端引入了磺酸基的二价基、在亚乙基的途中引入了磺酸基的二价基、在亚丙基的末端引入了磺酸基的二价基以及在亚丙基的途中引入了磺酸基的二价基。
需要说明的是,关于与一价的含硫基结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的硫结合基)
二价的硫结合基中含有的二价的烃基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的硫结合基中含有的二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的硫结合基中含有的二价的烃基的种类仅为一种的情况下,该二价的烃基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的硫结合基中含有的硫键的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。在硫键的数量为两个以上的情况下,相互相邻的两个硫键例如可以不经由二价的烃基而直接结合,也可以经由二价的烃基而间接结合。
二价的硫结合基例如是一个亚烷基与一个硫键相互结合而获得的二价基、一个亚烯基与一个硫键相互结合而获得的二价基、一个亚炔基与一个硫键相互结合而获得的二价基、一个亚环烷基与一个硫键相互结合而获得的二价基、一个亚芳基与一个硫键相互结合而获得的二价基、两个以上的亚烷基与一个以上的硫键交替结合而获得的二价基、两个以上的硫键与一个以上的亚烷基交替结合而获得的二价基以及两个以上的亚烷基与两个以上的硫键交替结合而获得的二价基等。
在此,如果以上述的一个或两个以上的亚烷基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的二价基为例,则关于该亚烷基的数量以及硫键的数量的详细情况例如如下所述。第一,亚烷基的数量为一个,并且硫键的数量为一个,因此一个亚烷基与一个硫键可以相互结合。第二,亚烷基的数量为两个以上,并且硫键的数量为一个以上,因此两个以上的亚烷基与一个以上的硫键可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为亚烷基。第三,亚烷基的数量为一个以上,并且硫键的数量为两个以上,因此一个以上的亚烷基与两个以上的硫键可以交替结合。在该情况下,两个末端的基均成为硫键。第四,亚烷基的数量为两个以上,并且硫键的数量为两个以上,因此两个以上的亚烷基与两个以上的硫键可以交替结合。在该情况下,如果亚烷基的数量与硫键的数量彼此相等,则一个末端的基成为亚烷基,并且另一个末端的基成为硫键。第五,在硫键的数量为两个以上的情况下,亚烷基与硫键相互结合而获得的二价基可以为直链状,也可以为具有一个或两个以上的侧链的支链状。需要说明的是,在亚烷基的数量为两个以上并且硫键的数量为两个以上的情况下,该两个以上的亚烷基与两个以上的硫键的结合顺序可以是规则的,也可以是随机的。
二价的硫结合基的种类没有特别限制,例如是两个亚甲基与一个硫键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与两个硫键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与一个硫键交替结合而获得的二价基、三个亚乙基与两个硫键交替结合而获得的二价基、一个亚甲基与两个硫键交替结合而获得的二价基、两个亚甲基与三个硫键交替结合而获得的二价基、一个亚乙基与两个硫键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与三个硫键交替结合而获得的二价基、两个亚甲基与两个硫键交替结合而获得的二价基、三个亚甲基与三个硫键交替结合而获得的二价基、两个亚乙基与两个硫键交替结合而获得的二价基以及三个亚乙基与三个硫键交替结合而获得的二价基等。
需要说明的是,关于与硫键结合的二价的烃基的碳原子数的详细情况例如如上所述。
(二价的硫系结合基)
二价的硫系结合基中含有的二价的含硫结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的硫系结合基中含有的二价的含硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的硫系结合基中含有的二价的含硫结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的含硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的硫系结合基中含有的二价的硫结合基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,二价的硫系结合基中含有的二价的硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。因此,在二价的硫系结合基中含有的二价的硫结合基的种类仅为一种的情况下,该二价的硫结合基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
二价的硫系结合基的种类没有特别限制,例如是二价的含硫结合基(在亚乙基的末端引入了磺酸基的二价基)与二价的硫结合基(三个亚甲基与两个硫键交替结合而获得的二价基)相互结合而获得的二价基等。
(二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基)
如上所述,“二价的卤代烃基”是二价的烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“二价的卤代含氮烃基”是二价的含氮烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“二价的卤代含氧烃基”是二价的含氧烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。如上所述,“二价的卤代含硫烃基”是二价的含硫烃基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代的基。
关于卤基的详细情况例如如上所述。但是,卤基的种类可以仅为一种,也可以为两种以上。另外,在卤基的种类仅为一种的情况下,该卤基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
其中,如上所述,卤基优选为氟基。因此,二价的卤代烃基优选为二价的氟化烃基。二价的卤代含氮烃基优选为二价的氟代含氮烃基。二价的卤代含氧烃基优选为二价的氟代含氧烃基。二价的卤代含硫烃基优选为二价的氟代含硫烃基。
需要说明的是,关于二价的卤代烃基的碳原子数的详细情况例如与关于上述的二价的烃基的碳原子数的详细情况相同。
(二价的结合基)
二价的结合基的种类只要是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的两种以上相互结合而获得的二价基即可,没有特别限制。
(关于R1~R10的条件)
其中,关于R1~R10的每一个,如上所述,满足规定的条件。
具体而言,R1~R8中的一个或两个以上是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种。在该情况下,R9以及R10的各自的种类没有特别限制。
或者,R9以及R10中的一方或双方是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。在该情况下,R1~R8的各自的种类没有特别限制。
即,R1~R10中的一个或两个以上是卤基或含有卤素作为构成元素的基。该“含有卤素作为构成元素的基”是指关于R1~R8中的每个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,并且关于R9以及R10中的每个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
因此,R1~R10全部不是卤基并且不是含有卤素作为构成元素的基的化合物不在这里说明的多环芳香族化合物的范围内。
R1~R10满足上述的条件,是因为可以特异性地得到上述的多环芳香族化合物所带来的优点。详细而言,在电解液中含有关于R1~R10不满足上述的条件的化合物的情况下,该化合物难以发挥电解液的分解抑制功能,因此难以抑制电解液的分解反应。与此相对,在电解液中含有关于R1~R10满足上述的条件的化合物(多环芳香族化合物)的情况下,该多环芳香族化合物容易发挥电解液的分解抑制功能,因此容易抑制电解液的分解反应。
(优选的多环芳香族化合物)
其中,多环芳香族化合物优选含有由下面的式(2)表示的化合物。这是因为,在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,能够充分发挥该多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能。
[化3]
(R81~R96中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。其中,R81~R96中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
从式(1)与式(2)的比较中可以看出,式(2)所示的化合物是包含与式(1)所示的R1~R8对应的R81~R88、并且包含与式(1)所示的R9以及R10对应的两个连结基(-CR89R90-CR91R92-以及-CR93R94-CR95R96-)的化合物。
关于R81~R96(卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及一价的结合基)的详细情况,例如如上所述。
其中,R81~R96中的一个或两个以上是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种。即,R81~R96中的一个或两个以上是卤基或含有卤素作为构成元素的基。
其中,R81~R96中的每个优选为氢基、卤基以及一价的烃基中的任何一种,并且R81~R96中的一个或两个以上优选为卤基。这是因为能够更好地发挥多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能。
在该情况下,还优选为R81~R88中的每个是卤基,并且R89~R96中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种。或者,优选为R81~R88中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,并且R89~R96中的每个是卤基。这是因为能够更好地发挥多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能。
需要说明的是,如上所述,卤基优选为氟基。这是因为,在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,该多环芳香族化合物容易发挥上述的电解液的分解抑制功能。
(多环芳香族化合物的具体例)
多环芳香族化合物的种类没有特别限制。多环芳香族化合物的具体例例如是由下面的式(1-1)~式(1-31)中的每个表示的化合物等。
[化4]
[化5]
[化6]
[化7]
(多环芳香族化合物的含量)
电解液中的多环芳香族化合物的含量没有特别限制,其中,优选为0.001重量%~10重量%,更优选为0.001重量%~3重量%,进一步优选为0.001重量%~1重量%。这是因为,在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,能够充分发挥该多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能。
需要说明的是,在电解液含有两种以上的多环芳香族化合物的情况下,上述的“多环芳香族化合物的含量”是各多环芳香族化合物的含量的总和。
[其他材料]
需要说明的是,电解液除了上述的多环芳香族化合物以外,还可以含有其他材料中的任意一种或两种以上。
(溶剂)
其它材料例如是非水溶剂(有机溶剂)等溶剂中的任意一种或两种以上。含有非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。
(环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯、腈化合物)
溶剂例如是环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯以及腈(单腈)化合物等。这是因为能够得到优异的电池容量、循环特性以及保存特性等。
环状碳酸酯的具体例为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯以及碳酸亚丁酯等。链状碳酸酯的具体例为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯以及碳酸甲丙酯等。内酯的具体例为γ-丁内酯以及γ-戊内酯等。链状羧酸酯的具体例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯以及三甲基乙酸乙酯等。腈化合物的具体例为乙腈、甲氧基乙腈以及3-甲氧基丙腈等。
此外,溶剂例如可以为1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、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,1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯以及二甲基亚砜等。这是因为可以得到相同的优点。
其中,溶剂优选为含有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等中的任意一种或两种以上。这是因为可以得到高电池容量、优异的循环特性以及优异的保存特性等。在该情况下,更优选碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯等高粘度(高介电常数)溶剂(例如相对介电常数ε≧30)与碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯等低粘度溶剂(例如粘度≦1mPa·s)的组合。这是因为可以提高电解质盐的解离性以及离子的迁移率。
另外,溶剂可以含有不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、二腈化合物、二异氰酸酯化合物、磺酸酯、酸酐以及磷酸酯等中的任意一种或两种以上。这是因为可以进一步提高电解液的化学稳定性。
(不饱和环状碳酸酯)
不饱和环状碳酸酯是包含一个或两个以上的碳间不饱和键(碳间双键)的环状的碳酸酯,例如是由下面的式(3)~式(5)中的每个表示的化合物中的任意一种或两种以上。溶剂中的不饱和环状碳酸酯的含量没有特别限制,例如是0.01重量%~10重量%。
[化8]
(R11以及R12中的每个是氢基以及烷基中的任意一种。R13~R16中的每个是氢基、烷基、乙烯基以及烯丙基中的任意一种,R13~R16中的至少一个是乙烯基以及烯丙基中的任意一种。R17是由=CR171R172表示的基,R171以及R172中的每个是氢基以及烷基中的任意一种。)
式(3)所示的化合物是碳酸亚乙烯酯系化合物。R11以及R12中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。需要说明的是,关于烷基的详细情况如上所述。碳酸亚乙烯酯系化合物的具体例为碳酸亚乙烯酯(1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸甲基亚乙烯酯(4-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸乙基亚乙烯酯(4-乙基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4,5-二乙基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-氟-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮以及4-三氟甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮等。
式(4)所示的化合物是碳酸乙烯基亚乙酯系化合物。R13~R16中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。当然,也可以R13~R16中的一部分是彼此相同种类的基。碳酸乙烯基亚乙酯系化合物的具体例为碳酸乙烯基亚乙酯(4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮)、4-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-n-丙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、5-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮以及4,5-二乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮等。
式(5)所示的化合物是碳酸甲叉亚乙酯系化合物。R171以及R172中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。碳酸甲叉亚乙酯系化合物的具体例为碳酸甲叉亚乙酯(4-甲叉-1,3-二氧戊环-2-酮)、4,4-二甲基-5-甲叉-1,3-二氧戊环-2-酮以及4,4-二乙基-5-甲叉-1,3-二氧戊环-2-酮等。
此外,不饱和环状碳酸酯可以是具有苯环的碳酸儿茶酚(儿茶酚碳酸酯)等。
(卤代碳酸酯)
卤代碳酸酯是含有一个或两个以上的卤素作为构成元素的碳酸酯,例如是由下面的式(6)以及(7)中的每个表示的化合物中的一方或双方。溶剂中的卤代碳酸酯的含量没有特别限制,例如是0.01重量%~10重量%。
[化9]
(R18~R21中的每个是氢基、卤基、烷基以及卤代烷基中的任意一种,R18~R21中的至少一个是卤基以及卤代烷基中的任意一种。R22~R27中的每个是氢基、卤基、烷基以及卤代烷基中的任意一种,R22~R27中的至少一个是卤基以及卤代烷基中的任意一种。)
式(6)所示的化合物是卤代环状碳酸酯。R18~R21中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。当然,也可以R18~R21中的一部分是彼此相同种类的基。
卤基的种类没有特别限制,其中,优选为氟基、氯基、溴基以及碘基中的任意一种或两种以上,更优选为氟基。需要说明的是,如上所述,卤基的数量可以仅为一个,也可以为两个以上。
关于烷基的详细情况如上所述。卤代烷基是烷基中的一个或两个以上的氢基被卤基取代(卤代)的基。关于卤基的详细情况如上所述。
卤代环状碳酸酯的具体例为由下面的式(6-1)~(6-21)中的每个表示的化合物等,这些化合物也包括几何异构体。其中,优选为式(6-1)所示的4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮以及式(6-3)所示的4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮等。需要说明的是,作为4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮,反式异构体比顺式异构体更优选。这是因为容易获取,并且可以得到高的效果。
[化10]
式(7)所示的化合物是卤代链状碳酸酯。R22~R27中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。当然,也可以R22~R27中的一部分是彼此相同种类的基。
卤代链状碳酸酯的具体例为碳酸氟甲基甲酯、碳酸双(氟甲基)酯以及碳酸二氟甲基甲酯等。
(二腈化合物)
二腈化合物例如是由下面的式(8)表示的化合物。溶剂中的二腈化合物的含量没有特别限制,例如是0.5重量%~5重量%。
NC-R28-CN……(8)
(R28是亚烷基以及亚芳基中的任意一种。)
关于亚烷基以及亚芳基各自的详细情况例如如上所述。亚烷基的碳原子数没有特别限制,例如是1~18,并且亚芳基的碳原子数没有特别限制,例如是6~18。
二腈化合物的具体例为琥珀腈(NC-C2H4-CN)、戊二腈(NC-C3H6-CN)、己二腈(NC-C4H8-CN)、癸二腈(NC-C8H10-CN)以及邻苯二甲腈(NC-C6H4-CN)等。
(二异氰酸酯化合物)
二异氰酸酯化合物例如是由OCN-R29-NCO(R29是亚烷基。)表示的化合物。溶剂中的二异氰酸酯化合物的含量没有特别限制,例如是0.1重量%~10重量%。
关于亚烷基的详细情况例如如上所述。亚烷基的碳原子数没有特别限制,例如是1~18。二异氰酸酯化合物的具体例为OCN-C6H12-NCO等。
(磺酸酯)
磺酸酯例如是单磺酸酯以及二磺酸酯。溶剂中的磺酸酯的含量没有特别限制,例如是0.01重量%~10重量%。
单磺酸酯可以是环状单磺酸酯,也可以是链状单磺酸酯。环状单磺酸酯的具体例为1,3-丙烷磺内酯以及1,3-丙烯磺内酯等的磺内酯。链状单磺酸酯的具体例为在途中切断环状单磺酸酯而得到的化合物等。
二磺酸酯可以是环状二磺酸酯,也可以是链状二磺酸酯。环状二磺酸酯的具体例为由下面的式(9-1)~式(9-3)中的每个表示的化合物等。链状二磺酸酯的具体例为在途中切断环状二磺酸酯而得到的化合物等。
[化11]
(酸酐)
酸酐例如是羧酸酐、二磺酸酐以及羧酸磺酸酐等。溶剂中的酸酐的含量没有特别限制,例如是0.01重量%~10重量%。
羧酸酐的具体例为琥珀酸酐、戊二酸酐以及马来酸酐等。二磺酸酐的具体例为乙烷二磺酸酐以及丙烷二磺酸酐等。羧酸磺酸酐的具体例为磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐以及磺基丁酸酐等。
(磷酸酯)
磷酸酯的具体例为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯以及磷酸三烯丙酯等。溶剂中的磷酸酯的含量没有特别限制,例如是0.5重量%~5重量%。
(电解质盐)
另外,其它材料例如为锂盐等的电解质盐中的任意一种或两种以上。但是,电解质盐例如也可以含有锂盐以外的盐。锂盐以外的盐例如是锂以外的轻金属的盐等。
锂盐的具体例为:六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)以及溴化锂(LiBr)。
其中,优选为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂以及六氟砷酸锂中的任意一种或两种以上,更优选六氟磷酸锂。这是因为内部电阻降低。
另外,电解质盐可以是由下面的式(10)~式(12)中的每个表示的化合物中的任意一种或两种以上。R41以及R43中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。R51~R53中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。当然,也可以R51~R53中的一部分是彼此相同种类的基。R61以及R62中的每个可以是彼此相同种类的基,也可以是彼此不同种类的基。
[化12]
(X41是长周期型周期表中的1族元素、2族元素以及铝(Al)中的任意一种。M41是过渡金属以及长周期型周期表中的13族元素、14族元素及15族元素中的任意一种。R41是卤基。Y41是-C(=O)-R42-C(=O)-、-C(=O)-CR432-以及-C(=O)-C(=O)-中的任意一种。其中,R42是亚烷基、卤代亚烷基、亚芳基以及卤代亚芳基中的任意一种。R43是烷基、卤代烷基、芳基以及卤代芳基中的任意一种。a4是1~4的整数,b4是0、2或4的整数,c4、d4、m4以及n4中的每个是1~3的整数。)
[化13]
(X51是长周期型周期表中的1族元素以及2族元素中的任意一种。M51是过渡金属以及长周期型周期表中的13族元素、14族元素及15族元素中的任意一种。Y51是-C(=O)-(CR512)b5-C(=O)-、-R532C-(CR522)c5-C(=O)-、-R532C-(CR522)c5-CR532-、-R532C-(CR522)c5-S(=O)2-、-S(=O)2-(CR522)d5-S(=O)2-以及-C(=O)-(CR522)d5-S(=O)2-中的任意一种。R51以及R53中的每个是氢基、烷基、卤基以及卤代烷基中的任意一种。其中,R51中的至少一个是卤基以及卤代烷基中的任意一种,R53中的至少一个是卤基以及卤代烷基中的任意一种。R52中是氢基、烷基、卤基以及卤代烷基中的任意一种。a5、e5以及n5中的每个是1或2的整数,b5以及d5中的每个是1~4的整数,c5是0~4的整数,f5以及m5中的每个是1~3的整数。)
[化14]
(X61是长周期型周期表中的1族元素以及2族元素中的任意一种。M61是过渡金属以及长周期型周期表中的13族元素、14族元素及15族元素中的任意一种。Rf是氟化烷基以及氟化芳基中的任意一种,氟化烷基以及氟化芳基各自的碳原子数为1~10。Y61是-C(=O)-(CR612)d6-C(=O)-、-R622C-(CR612)d6-C-(=O)-、-R622C-(CR612)d6-CR622-、-R622C-(CR612)d6-S(=O)2-、-S(=O)2-(CR612)e6-S(=O)2-以及-C(=O)-(CR612)e6-S(=O)2-中的任意一种。其中,R61是氢基、烷基、卤基以及卤代烷基中的任意一种,R62是氢基、烷基、卤基以及卤代烷基中的任意一种,R62中的至少一个是卤基以及卤代烷基中的任意一种。a6、f6以及n6中的每个是1或2的整数,b6、c6以及e6中的每个是1~4的整数,d6是0~4的整数,g6以及m6中的每个是1~3的整数。)
需要说明的是,1族元素是指氢(H)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)以及钫(Fr)。2族元素是铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)以及镭(Ra)。13族元素是硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)以及铊(Tl)。14族元素是碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)以及铅(Pb)。15族元素是氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)以及铋(Bi)。
式(10)所示的化合物的具体例为由下面的式(10-1)~式(10-6)中的每个表示的化合物等。式(11)所示的化合物的具体例为由下面的式(11-1)~式(11-8)中的每个表示的化合物等。式(12)所示的化合物的具体例为由下面的式(12-1)表示的化合物等。
[化15]
[化16]
[化17]
另外,电解质盐可以是由下面的式(13)~式(15)中的每个表示的化合物中的任意一种或两种以上。m以及n中的每个可以是彼此相同的值,也可以是彼此不同的值。p、q以及r中的每个可以是彼此相同的值,也可以是彼此不同的值。当然,也可以p、q以及r中的一部分是彼此相同的值。
LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2)……(13)
(m以及n中的每个是1以上的整数。)
[化18]
(R71是碳原子数为2~4的直链状或支链状的全氟亚烷基。)
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)……(15)
(p、q以及r中的每个是1以上的整数。)
式(13)所示的化合物是链状酰亚胺化合物。链状酰亚胺化合物的具体例为双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiN(SO2F)2)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(C2F5SO2)2)、(三氟甲烷磺酰基)(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C2F5SO2))、(三氟甲烷磺酰基)(七氟丙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C3F7SO2))以及(三氟甲烷磺酰基)(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C4F9SO2))等。
式(14)所示的化合物是环状酰亚胺化合物。环状酰亚胺化合物的具体例为由下面的式(14-1)~式(14-4)中的每个表示的化合物等。
[化19]
式(15)所示的化合物是链状甲基化合物。链状甲基化合物的具体例为三(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂(LiC(CF3SO2)3)等。
另外,电解质盐也可以是二氟磷酸锂(LiPF2O2)以及氟磷酸锂(Li2PFO3)等含磷和氟的盐。
电解质盐的含量没有特别限制,其中,相对于溶剂,优选为0.3mol/kg~3.0mol/kg。这是因为可以得到高离子传导性。
<1-2.制造方法>
电解液例如通过以下的步骤来制造。
在制造电解液的情况下,在溶剂中加入电解质盐,然后搅拌该溶剂。由此,电解质盐溶解或分散在溶剂中。接着,在含有电解质盐的溶剂中加入多环芳香族化合物,然后搅拌该溶剂。由此,多环芳香族化合物溶解或分散在溶剂中。多环芳香族化合物的种类如上所述,可以仅为一种,也可以为两种以上。由此,得到含有多环芳香族化合物的电解液。
<1-3.作用以及效果>
根据该电解液,含有上述的多环芳香族化合物。在该情况下,与电解液不含有多环芳香族化合物的情况以及电解液含有其他化合物来代替多环芳香族化合物的情况相比,如上所述,电解液的化学稳定性提高。该“其它化合物”例如是由下面的式(16-1)表示的化合物等。式(16-1)所示的化合物是[2,2]-对环芳烷。由此,能够抑制电解液的分解反应,并且能够抑制由该电解液的分解反应引起的气体的产生。因此,能够提高使用了电解液的二次电池的电池特性。
[化20]
特别是,关于式(1)所示的R1~R8,如果卤基是氟基等,一价的烃基是烷基等,一价的含氮烃基是一价的含氮结合基等,一价的含氧烃基是一价的含氧结合基等,一价的含硫烃基是一价的含硫结合基等,则电解液的化学稳定性充分提高,因此能够得到更高的效果。
另外,关于式(1)所示的R9以及R10,如果二价的烃基是亚烷基等、二价的含氮烃基是二价的含氮结合基等、二价的含氧烃基是二价的含氧结合基等、二价的含硫烃基是二价的含硫结合基等,则电解液的化学稳定性充分提高,因此能够得到更高的效果。
另外,如果一价的烃基的碳原子数为1~18,二价的烃基的碳原子数为1~10,则能够确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等,因此能够得到更高的效果。
另外,如果多环芳香族化合物含有式(2)所示的化合物,则可以在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,充分发挥该多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能,因此能够得到更高的效果。
在该情况下,第一,如果R81~R96中的每个是氢基、卤基以及一价的烃基中的任意一种,并且R81~R96中的一个或两个以上是卤基,则能够充分发挥多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能,因此能够得到更高的效果。第二,如果R81~R88中的每个是卤基,并且R89~R96中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,或者R81~R88中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,并且R89~R96中的每个是卤基,则能够得到更高的效果。第三,如果卤基是氟基,则在确保多环芳香族化合物的溶解性以及相溶性等的同时,该多环芳香族化合物容易发挥上述的电解液的分解抑制功能,因此能够得到更高的效果。
另外,如果电解液中的多环芳香族化合物的含量为0.001重量%~10重量%,则能够充分发挥多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能,因此能够得到更高的效果。
<2.锂离子二次电池>
接着,对使用了上述的本技术的电解液的锂离子二次电池进行说明。
<2-1.圆筒型>
图1表示二次电池的截面结构,图2放大了图1所示的卷绕电极体20的截面构成中的一部分。
这里说明的二次电池例如是利用锂的嵌入以及脱嵌来得到负极22的容量的锂离子二次电池。
[整体构成]
该二次电池具有所谓的圆筒型的电池结构,例如,如图1所示,在中空圆柱状的电池壳11的内部收纳有一对绝缘板12、13和作为电池元件的卷绕电极体20。在卷绕电极体20中,例如,在正极21和负极22经由隔膜23层叠之后,该正极21、负极22以及隔膜23被卷绕。在该卷绕电极体20中含浸有作为液状的电解质的电解液。
电池壳11例如具有一端部封闭并且另一端部开放的中空结构,例如包含铁、铝以及它们的合金等中的任意一种或两种以上。该电池壳11的表面可以镀有镍等。一对绝缘板12、13以夹持卷绕电极体20并且相对于其卷绕周面垂直地延伸的方式配置。
电池盖14、安全阀机构15和热敏电阻元件(PTC元件)16经由垫圈17铆接到电池壳11的开放端部。由此,电池壳11被密封。电池盖14例如由与电池壳11相同的材料形成。安全阀机构15以及热敏电阻元件16分别设置在电池盖14的内侧,该安全阀机构15经由热敏电阻元件16与电池盖14电连接。在该安全阀机构15中,当由于内部短路或来自外部的加热等导致内压达到规定以上时,圆盘板15A翻转。由此,电池盖14与卷绕电极体20的电连接被切断。为了防止由大电流引起的异常发热,热敏电阻元件16的电阻随着温度的上升而增加。垫圈17例如由绝缘材料形成,在该垫圈17的表面也可以涂布沥青等。
在卷绕电极体20的卷绕中心中例如插入有中心销24。但是,也可以中心销24不插入卷绕电极体20的卷绕中心。在正极21上安装有正极引线25,并且在负极22上安装有负极引线26。正极引线25例如包含铝等导电性材料。该正极引线25例如安装于安全阀机构15,并且与电池盖14电连接。负极引线26例如包含镍等导电性材料。该负极引线26例如安装于电池壳11并与该电池壳11电连接。
(正极)
正极21例如如图2所示,包括正极集电体21A和设置在该正极集电体21A的两个面上的正极活性物质层21B。但是,正极活性物质层21B也可以仅设置在正极集电体21A的一个面上。
(正极集电体)
正极集电体21A例如包含导电性材料中的任意一种或两种以上。导电性材料的种类没有特别限制,例如可以是铝、镍以及不锈钢等金属材料。该正极集电体21A可以是单层,也可以是多层。
(正极活性物质层)
正极活性物质层21B包含能够嵌入以及脱嵌锂的正极材料中的任意一种或两种以上作为正极活性物质。但是,正极活性物质层21B除了正极活性物质以外,还可以包含正极粘结剂以及正极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。
(正极活性物质(正极材料))
正极材料优选为含锂化合物,更具体而言,优选为含锂复合氧化物以及含锂磷酸化合物中的任意一方或双方。这是因为可以得到高能量密度。
含锂复合氧化物是含有锂和一种或两种以上其它元素作为构成元素的氧化物,例如具有层状岩盐型以及尖晶石型等中的任意一种晶体结构。含锂磷酸化合物是含有锂和一种或两种以上的其他元素作为构成元素的磷酸化合物,例如具有橄榄石型等的晶体结构。需要说明的是,“其它元素”是锂以外的元素。
其他元素的种类只要是任意的元素中的任意一种或两种以上即可,没有特别限制。其中,其他元素优选为属于长周期型周期表中的2族~15族的元素中的任意一种或两种以上。更具体而言,其他元素更优选为包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)以及铁(Fe)中的任意一种或两种以上金属元素。这是因为可以得到高电压。
具有层状岩盐型晶体结构的含锂复合氧化物例如是由下面的式(21)~式(23)中的每个表示的化合物等。
LiaMn(1-b-c)NibM11cO(2-d)Fe……(21)
(M11是钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)以及钨(W)中的至少一种。a~e满足0.8≦a≦1.2、0<b<0.5、0≦c≦0.5、(b+c)<1、-0.1≦d≦0.2以及0≦e≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,a是完全放电状态的值。)
LiaNi(1-b)M12bO(2-c)Fd……(22)
(M12是钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)以及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.8≦a≦1.2、0.005≦b≦0.5、-0.1≦c≦0.2以及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,a是完全放电状态的值。)
LiaCo(1-b)M13bO(2-c)Fd……(23)
(M13是镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)以及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.8≦a≦1.2、0≦b<0.5、-0.1≦c≦0.2以及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,a是完全放电状态的值。)
具有层状岩盐型晶体结构的含锂复合氧化物的具体例为LiNiO2、LiCoO2、LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、Li1.2Mn0.52Co0.175Ni0.1O2以及Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2等。
需要说明的是,在具有层状岩盐型的晶体结构的含锂复合氧化物含有镍、钴、锰以及铝作为构成元素的情况下,该镍的原子比率优选为50原子%以上。这是因为可以得到高能量密度。
具有尖晶石型晶体结构的含锂复合氧化物例如是由下面的式(24)表示的化合物等。
LiaMn(2-b)M14bOcFd……(24)
(M14是钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)以及钨(W)中的至少一种。a~d满足0.9≦a≦1.1、0≦b≦0.6、3.7≦c≦4.1以及0≦d≦0.1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,a是完全放电状态的值。)
具有尖晶石型晶体结构的含锂复合氧化物的具体例为LiMn2O4等。
具有橄榄石型晶体结构的含锂磷酸化合物例如是由下面的式(25)表示的化合物等。
LiaM15PO4……(25)
(M15是钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)以及锆(Zr)中的至少一种。a满足0.9≦a≦1.1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,a是完全放电状态的值。)
具有橄榄石型晶体结构的含锂磷酸化合物的具体例为LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4以及LiFe0.3Mn0.7PO4等。
需要说明的是,含锂复合氧化物可以是由下面的式(26)表示的化合物等。
(Li2MnO3)x(LiMnO2)1-x……(26)
(x满足0≦x≦1。但是,锂的组成根据充放电状态而异,x是完全放电状态的值。)
此外,正极材料例如可以是氧化物、二硫化物、硫族化物以及导电性高分子等中的任意一种或两种以上。氧化物例如是氧化钛、氧化钒以及二氧化锰等。二硫化物例如是二硫化钛以及硫化钼等。硫族化物例如是硒化铌等。导电性高分子例如是硫、聚苯胺以及聚噻吩等。但是,正极材料也可以是上述以外的其他材料。
(正极粘结剂)
正极粘结剂例如包含合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶例如是丁苯系橡胶、氟系橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物例如是聚偏二氟乙烯以及聚酰亚胺等。
(正极导电剂)
正极导电剂例如包含碳材料等中的任意一种或两种以上。该碳材料例如是石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。但是,正极导电剂只要是具有导电性的材料即可,也可以是金属材料以及导电性高分子等。
(负极)
例如如图2所示,负极22包括负极集电体22A和设置在该负极集电体22A的两个面上的负极活性物质层22B。但是,负极活性物质层22B也可以仅设置在负极集电体22A的一个面上。
(负极集电体)
负极集电体22A例如包含导电性材料中的任意一种或两种以上。导电性材料的种类没有特别限制,例如可以是铜、铝、镍以及不锈钢等金属材料。该负极集电体22A可以是单层,也可以是多层。
负极集电体22A的表面优选被粗糙化。这是因为通过所谓的锚固效果,负极活性物质层22B相对于负极集电体22A的紧贴性提高。在该情况下,至少在与负极活性物质层22B相对的区域中,负极集电体22A的表面被粗糙化即可。粗糙化的方法例如是利用电解处理形成微粒的方法等。在电解处理时,在电解槽中通过电解法在负极集电体22A的表面形成微粒,因此在该负极集电体22A的表面设置凹凸。通过电解法制作的铜箔通常被称为电解铜箔。
(负极活性物质层)
负极活性物质层22B包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料中的任意一种或两种以上作为负极活性物质。但是,负极活性物质层22B除了负极活性物质以外,还可以包含负极粘结剂以及负极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。
为了防止在充电过程中锂金属无意中在负极22析出,优选为负极材料的可充电容量大于正极21的放电容量。即,优选为能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料的电化学当量大于正极21的电化学当量。
(负极活性物质(负极材料))
负极材料的种类只要是能够嵌入以及脱嵌锂的材料即可,没有特别限制。该负极材料例如是碳材料、第一金属系材料以及第二金属系材料等。
(碳材料)
碳材料是含有碳作为构成元素的材料的总称。这是因为在嵌入以及脱嵌锂时晶体结构的变化非常小,因此可以稳定地得到高能量密度。另外,这是因为碳材料也作为负极导电剂发挥功能,因此负极活性物质层22B的导电性提高。
碳材料例如是易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨等。但是,难石墨化碳中的(002)面的面间隔优选为0.37nm以上,并且石墨中的(002)面的面间隔优选为0.34nm以下。更具体而言,碳材料例如是热解碳类、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧成体、活性炭以及炭黑类等。在该焦炭类中包括沥青焦炭、针状焦炭以及石油焦炭等。有机高分子化合物烧成体是酚醛树脂以及呋喃树脂等高分子化合物在适当的温度下烧成(碳化)的烧成体。此外,碳材料可以是在约1000℃以下的温度下热处理的低结晶性碳,也可以是非晶质碳。需要说明的是,碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状以及鳞片状中的任意一种。
(第一金属系材料)
第一金属系材料是包含金属元素以及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料。这是因为可以得到高能量密度。
第一金属系材料可以是单体、合金以及化合物中的任意一种,也可以是它们中的两种以上,也可以是至少一部分具有它们中的一种或两种以上的相的材料。但是,在合金中除了由两种以上金属元素构成的材料以外,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。另外,合金也可以包含非金属元素。该金属系材料的组织例如是固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物以及它们的两种以上的共存物等。
上述的金属元素以及半金属元素例如是能够与锂形成合金的金属元素以及半金属元素中的任意一种或两种以上。具体而言,例如是镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)以及铂(Pt)等。
其中,优选硅以及锡中的一方或双方。这是因为嵌入以及脱嵌锂的能力优异,因此可以得到显著高的能量密度。
含有硅以及锡中的一方或双方作为构成元素的材料可以是硅的单体、合金以及化合物中的任意一种,也可以是锡的单体、合金以及化合物中的任意一种或它们中的两种以上,也可以是至少一部分具有它们中的一种或两种以上的相的材料。这里说明的单体仅仅是通常意义上的单体(也可以含有微量的杂质),并不一定意味着纯度100%。
作为硅以外的构成元素,硅的合金例如含有锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑以及铬等中的任意一种或两种以上。硅的化合物例如含有碳以及氧等中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。需要说明的是,硅的化合物例如可以含有关于硅的合金所说明的一系列元素中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。
硅的合金以及硅的化合物各自的具体例为SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0<v≦2)以及LiSiO等。需要说明的是,SiOv中的v可以是0.2<v<1.4。
锡的合金例如含有硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑以及铬等中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。锡的化合物例如含有碳以及氧等中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。需要说明的是,锡的化合物例如可以含有关于锡的合金所说明的一系列元素中的任意一种或两种以上作为锡以外的构成元素。
锡的合金以及锡的化合物的具体例为SnOw(0<w≦2)、SnSiO3、LiSnO以及Mg2Sn等。
特别是,含有锡作为构成元素的材料例如优选为在含有作为第一构成元素的锡的同时含有第二构成元素以及第三构成元素的材料(含锡材料)。第二构成元素例如是钴、铁、镁、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、铟、铯(Cs)、铪(Hf)、钽、钨、铋以及硅等中的任意一种或两种以上。第三构成元素例如含有硼、碳、铝以及磷等中的任意一种或两种以上。这是因为,通过含锡材料含有第二以及第三构成元素,可以得到高电池容量以及优异的循环特性等。
其中,含锡材料优选为含有锡、钴和碳作为构成元素的材料(含锡钴碳材料)。在该含锡钴碳材料中,例如,碳的含量为9.9质量%~29.7质量%,锡以及钴的含量的比例(Co/(Sn+Co))为20质量%~70质量%。这是因为可以得到高能量密度。
含锡钴碳材料具有含有锡、钴和碳的相,该相优选为低结晶性或非晶质。由于该相是能够与锂反应的相(反应相),因此由于该反应相的存在而可以得到优异的特性。在将CuKα射线用作特定X射线并且扫描速度为1°/min的情况下,通过该反应相的X射线衍射得到的衍射峰的半值宽度(衍射角2θ)优选在1°以上。这是因为,锂可以更平稳地嵌入以及脱嵌,并且与电解液的反应性降低。需要说明的是,除了低结晶性或非晶质的相以外,含锡钴碳材料有时还包含含有各构成元素的单体或一部分的相。
通过比较与锂的电化学反应前后的X射线衍射图,能够容易地判断通过X射线衍射得到的衍射峰是否与能够与锂反应的反应相对应。例如,如果在与锂的电化学反应前后衍射峰的位置发生变化,则与能够与锂反应的反应相对应。在该情况下,例如在2θ=20°~50°之间可以观察到低结晶性或非晶质的反应相的衍射峰。这种反应相例如含有上述的各构成元素,可以认为主要由于碳的存在而发生低结晶化或非晶质化。
在含锡钴碳材料中,优选作为构成元素的碳中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。这是因为可以抑制锡等的凝聚或结晶化。元素的结合状态例如能够使用X射线光电子能谱法(XPS)来确认。在市售的装置中,例如使用Al-Kα射线或Mg-Kα射线等作为软X射线。在碳中的至少一部分与金属元素或半金属元素等结合的情况下,碳的1s轨道(C1s)的合成波的峰出现在低于284.5eV的区域。需要说明的是,以在84.0eV得到金原子的4f轨道(Au4f)的峰的方式进行能量校准。此时,通常在物质表面上存在表面污染碳,因此将该表面污染碳的C1s的峰设为284.8eV,将该峰作为能量基准。在XPS测量中,C1s的峰的波形以包括表面污染碳的峰和含锡钴碳材料中的碳的峰的方式得到。因此,例如通过使用市售的软件进行解析来将两者的峰分离。在波形的解析中,将存在于最低束缚能侧的主峰的位置作为能量基准(284.8eV)。
该含锡钴碳材料并不限制于构成元素仅为锡、钴以及碳的材料。除了锡、钴以及碳以外,该含锡钴碳材料例如还可以含有硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓以及铋等中的任意一种或两种以上作为构成元素。
除了含锡钴碳材料以外,还优选含有锡、钴、铁和碳作为构成元素的材料(含锡钴铁碳材料)。该含锡钴铁碳材料的组成是任意的。下面列举一例:在将铁的含量设定为较少的情况下,碳的含量为9.9质量%~29.7质量%,铁的含量为0.3质量%~5.9质量%,锡以及钴的含量的比例(Co/(Sn+Co))为30质量%~70质量%。另外,在将铁的含量设定为较多的情况下,碳的含量为11.9质量%~29.7质量%,锡、钴以及铁的含量的比例((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))为26.4质量%~48.5质量%,钴以及铁的含量的比例(Co/(Co+Fe))为9.9质量%~79.5质量%。这是因为在这样的组成范围内,可以得到高能量密度。需要说明的是,含锡钴铁碳材料的物性(半值宽度等)与上述的含锡钴碳材料的物性相同。
(第二金属系材料)
第二金属系材料是含有锂以及钛(Ti)作为构成元素的材料(锂钛复合氧化物)。这是因为,在含有锂的同时含有钛作为构成元素的锂钛复合氧化物在电化学上比上述的碳材料(例如石墨等)稳定(低反应性),因此可以抑制由负极22的反应性引起的电解液的分解反应。由此,即使反复进行充放电,负极22的电阻也不易上升。
具体而言,第二金属系材料例如是由下面的式(27)~式(29)中的每个表示的化合物等。
Li[LixM1(1-3x)/2Ti(3+x)/2]O4……(27)
(M1是镁(Mg)、钙(Ca)、铜(Cu)、锌(Zn)以及锶(Sr)中的至少一种。x满足0≦x≦1/3。)
Li[LiyM21-3yTi1+2y]O4……(28)
(M2是铝(Al)、钪(Sc)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镓(Ga)以及钇(Y)中的至少一种。y满足0≦y≦1/3。)
Li[Li1/3M3zTi(5/3)-z]O4……(29)
(M3是钒(V)、锆(Zr)以及铌(Nb)中的至少一种。z满足0≦z≦2/3。)
式(27)所示的M2是可以成为二价离子的金属元素。式(28)所示的M3是可以成为三价离子的金属元素。式(29)所示的M4是可以成为四价离子的金属元素。
式(27)所示的化合物的具体例为Li3.75Ti4.875Mg0.375O12等。式(28)所示的化合物的具体例为LiCrTiO4等。式(29)所示的化合物的具体例为Li4Ti5O12以及Li4Ti4.95Nb0.05O12等。
(其他负极材料)
此外,负极材料例如可以是金属氧化物以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。金属氧化物例如是氧化铁、氧化钌以及氧化钼等。高分子化合物例如是聚乙炔、聚苯胺以及聚吡咯等。
其中,负极材料基于以下理由,优选含有碳材料以及第一金属系材料两者。
第一金属系材料,特别是含有硅以及锡中的一方或双方作为构成元素的材料具有理论容量较高的优点,但存在在充放电时容易剧烈膨胀收缩的问题。另一方面,碳材料存在理论容量低的问题,但具有在充放电时不易膨胀收缩的优点。因此,通过使用碳材料以及第一金属系材料两者,能够在确保高理论容量(即电池容量)的同时,抑制充放电时的膨胀收缩。
(负极粘结剂以及负极导电剂)
关于负极粘结剂的详细情况例如与关于上述的正极粘结剂的详细情况相同。另外,关于负极导电剂的详细情况例如与关于上述的负极导电剂的详细情况相同。
(负极活性物质层的形成方法等)
负极活性物质层22B例如通过涂布法、气相法、液相法、熔射法以及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上的方法形成。涂布法是例如将粒子(粉末)状的负极活性物质与负极粘结剂等混合之后,将该混合物分散于有机溶剂等之后涂布于负极集电体22A的方法。气相法例如是物理沉积法以及化学沉积法等。更具体而言,例如是真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积、化学气相沉积(CVD)法以及等离子体化学气相沉积法等。液相法例如是电解镀覆法以及化学镀覆法等。熔射法是向负极集电体22A喷附熔融状态或半熔融状态的负极活性物质的方法。烧成法是例如使用涂布法将分散在有机溶剂等中的混合物涂布于负极集电体22A之后,在高于负极粘结剂等的熔点的温度下进行热处理的方法。该烧成法例如能够使用气氛烧成法、反应烧成法以及热压烧成法等。
在该二次电池中,如上所述,能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料的电化学当量大于正极的电化学当量,以防止在充电途中锂无意中在负极22析出。另外,如果完全充电时的开路电压(即电池电压)为4.25V以上,则与为4.20V的情况相比,即使使用相同的正极活性物质,每单位质量的锂的放出量也会变多,因此可以与之相应地调整正极活性物质和负极活性物质的量。由此,可以得到高能量密度。
[隔膜]
例如如图2所示,隔膜23设置在正极21与负极22之间。该隔膜23将正极21和负极22隔离,并且在防止由两极的接触引起的电流的短路的同时使锂离子通过。
该隔膜23例如是合成树脂以及陶瓷等多孔质膜中的任意一种或两种以上,也可以是两种以上的多孔质膜的层叠膜。合成树脂例如是聚四氟乙烯、聚丙烯以及聚乙烯等。
特别是,隔膜23例如也可以包括上述的多孔质膜(基材层)和设置在该基材层的一个面或两个面上的高分子化合物层。这是因为,隔膜23分别相对于正极21以及负极22中的每个的紧贴性提高,因此可以抑制卷绕电极体20的变形。由此,可以抑制电解液的分解反应,并且可以抑制含浸于基材层的电解液的漏液,因此即使重复进行充放电,电阻也不易上升,并且可以抑制电池膨胀。
高分子化合物层例如包含聚偏二氟乙烯等高分子化合物。这是因为物理强度优异,并且在电化学上稳定。但是,高分子化合物也可以是聚偏二氟乙烯以外的物质。在形成该高分子化合物层的情况下,例如,将在有机溶剂等中溶解有高分子化合物的溶液涂布于基材层之后,使该基材层干燥。需要说明的是,也可以在溶液中浸渍基材层之后,使该基材层干燥。该高分子化合物层例如可以包含无机粒子等绝缘性粒子中的任意一种或两种以上。无机粒子的种类例如是氧化铝以及氮化铝等。
(电解液)
如上所述,在卷绕电极体20中含浸有电解液。该电解液具有与上述的本技术的电解液相同的构成。即,电解液含有多环芳香族化合物。
[动作]该二次电池例如如下所示进行动作。
在充电时,锂离子从正极21脱嵌,并且该锂离子经由电解液嵌入到负极22中。另一方面,在放电时,锂离子从负极22脱嵌,并且该锂离子经由电解液嵌入到正极21中。
[制造方法]
该二次电池例如通过以下步骤制造。
在制作正极21的情况下,首先,通过将正极活性物质和根据需要的正极粘结剂以及正极导电剂等混合,制成正极合剂。接着,通过将正极合剂分散在有机溶剂等中,制成糊状的正极合剂浆料。最后,在正极集电体21A的两个面上涂布正极合剂浆料,然后通过使该正极合剂浆料干燥,形成正极活性物质层21B。此后,根据需要在加热活性物质层21B的同时,使用辊压机等对正极活性物质层21B进行压缩成型。在该情况下,可以重复多次压缩成型。
在制作负极22的情况下,通过与上述的正极21相同的步骤,在负极集电体22A的两个面上形成负极活性物质层22B。具体而言,通过混合负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂等,制成负极合剂后,使负极合剂分散在有机溶剂等中,由此制成糊状的负极合剂浆料。接着,在负极集电体22A的两个面上涂布负极合剂浆料,然后通过使该负极合剂浆料干燥,形成负极活性物质层22B。此后,根据需要,使用辊压机等对负极活性物质层22B进行压缩成型。
在组装二次电池的情况下,使用焊接法等在正极集电体21A上安装正极引线25,并且使用焊接法等在负极集电体22A上安装负极引线26。接着,在经由隔膜23层叠正极21和负极22之后,通过卷绕该正极21、负极22以及隔膜23,形成卷绕电极体20。接着,在卷绕电极体20的卷绕中心插入中心销24。
接着,在通过一对绝缘板12、13夹持卷绕电极体20的同时,将该卷绕电极体20收纳于电池壳11的内部。在该情况下,使用焊接法等将正极引线25的前端部安装于安全阀机构15,并且使用焊接法等将负极引线26的前端部安装于电池壳11。接着,通过将电解液注入电池壳11的内部,使该电解液含浸在卷绕电极体20中。最后,电池盖14、安全阀机构15以及热敏电阻元件16经由垫圈17铆接到电池壳11的开口端部。由此,圆筒型的二次电池完成。
[作用以及效果]
根据该圆筒型的锂离子二次电池,由于电解液具有与上述的本技术的电解液相同的构成,因此如上所述,可以抑制在该二次电池的使用时(充放电时)以及保存时电解液的分解反应。因此,能够得到优异的电池特性。
特别是,负极包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料,如果该负极材料包含碳材料、第一金属系材料以及第二金属系材料中的任意一种或两种以上,则能够有效地发挥多环芳香族化合物对于电解液的分解抑制功能,因此能够得到更高的效果。
除此以外的作用以及效果与关于本技术的电解液的作用以及效果相同。
<2-2.层压膜型>
图3表示其他二次电池的立体构成,图4表示沿着图3所示的IV-IV线的卷绕电极体30的截面结构。需要说明的是,在图3中,示出了使卷绕电极体30与外包装部件40相互分离的状态。
在以下的说明中,随时引用已经说明的圆筒型的二次电池的构成要素。
[整体构成]
该二次电池是具有所谓的层压膜型的电池结构的锂离子二次电池,例如,如图3所示,在膜状的外包装部件40的内部收纳有作为电池元件的卷绕电极体30。在卷绕电极体30中,例如,在经由隔膜35以及电解质层36层叠正极33和负极34之后,卷绕该正极33、负极34、隔膜35以及电解质层36。该电解质层36例如配置在正极33与隔膜35之间,并且配置在负极34与隔膜35之间。在正极33上安装有正极引线31,并且在负极34上安装有负极引线32。卷绕电极体30的最外周部由保护胶带37保护。
正极引线31以及负极引线32中的每个例如从外包装部件40的内部向外部以相同的方向导出。正极引线31例如包含铝(Al)等导电性材料中的任意一种或两种以上。负极引线32例如包含铜(Cu)、镍(Ni)以及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。这些导电性材料例如是薄板状或网眼状等。
外包装部件40例如是能够向图3所示的箭头R的方向折叠的一张膜,在该外包装部件40的一部分上设置有用于收纳卷绕电极体30的凹部。该外包装部件40例如是依次层叠有熔接层、金属层和表面保护层的层压膜。在二次电池的制造工序中,以熔接层彼此经由卷绕电极体30相对的方式折叠外包装部件40,然后该熔接层的外周缘部彼此熔接。但是,两张层压膜也可以经由粘接剂等粘合。熔接层例如是聚乙烯以及聚丙烯等膜中的任意一种或两种以上。金属层例如是铝箔等中的任意一种或两种以上。表面保护层例如是尼龙以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等膜中的任意一种或两种以上。
其中,外包装部件40优选为依次层叠有聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜的铝层压膜。但是,外包装部件40可以是具有其他层叠结构的层压膜,也可以是聚丙烯等高分子膜,也可以是金属膜。
在外包装部件40与正极引线31之间,例如为了防止外部空气的侵入而插入有紧贴膜41。另外,在外包装部件40与负极引线32之间,例如插入有上述的紧贴膜41。该紧贴膜41包含对于正极引线31以及负极引线32两者具有紧贴性的材料。具有该紧贴性的材料例如是聚烯烃树脂等,更具体而言,是聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯以及改性聚丙烯等中的任意一种或两种以上。
[正极、负极以及隔膜]
正极33例如包括正极集电体33A以及正极活性物质层33B,并且负极34例如包括负极集电体34A以及负极活性物质层34B。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A以及负极活性物质层34B各自的构成例如与正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A以及负极活性物质层22B各自的构成相同。隔膜35的构成例如与隔膜23的构成相同。
[电解质层]
电解质层36含有电解液和高分子化合物,该电解液具有与上述的本技术的电解液相同的构成。即,电解液含有多环芳香族化合物。这里说明的电解质层36是所谓的凝胶状的电解质,电解液由高分子化合物保持。这是因为可以得到高离子传导率(例如,在室温下为1mS/cm以上),并且可以防止电解液的漏液。需要说明的是,电解质层36还可以含有添加剂等其他材料中的任意一种或两种以上。
高分子化合物例如是聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、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、聚氟乙烯、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、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯以及聚碳酸酯等中的任意一种或两种以上。除此以外,高分子化合物也可以是共聚物。该共聚物例如是偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物等。其中,作为均聚物,优选聚偏二氟乙烯,并且作为共聚物,优选偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。这是因为在电化学上稳定。
在作为凝胶状电解质的电解质层36中,电解液中含有的“溶剂”是一个广泛的概念,不仅包括液状的材料,也包括能够使电解质盐解离的具有离子传导性的材料。因此,在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下,该高分子化合物也包含在非水溶剂中。
需要说明的是,也可以使用电解液来代替电解质层36。在该情况下,电解液含浸在卷绕电极体30中。
[动作]
该二次电池例如如下所示进行动作。
在充电时,锂离子从正极33脱嵌,并且该锂离子经由电解质层36嵌入到负极34中。另一方面,在放电时,锂离子从负极34脱嵌,并且该锂离子经由电解质层36嵌入到正极33中。
[制造方法]
具备凝胶状的电解质层36的二次电池例如通过以下的三种步骤来制造。
在第一步骤中,首先,通过与正极21以及负极22各自的制作步骤相同的步骤,制作正极33以及负极34。即,在制作正极33的情况下,在正极集电体33A的两个面上形成正极活性物质层33B,并且在制作负极34的情况下,在负极集电体34A的两个面上形成负极活性物质层34B。接着,通过混合电解液、高分子化合物和有机溶剂等,制备前驱溶液。接着,在正极33上涂布前驱溶液后,使该前驱溶液干燥,由此形成凝胶状的电解质层36。另外,在负极34上涂布前驱溶液后,使该前驱溶液干燥,由此形成凝胶状的电解质层36。接着,使用焊接法等在正极集电体33A上安装正极引线31,并且使用焊接法等在负极集电体34A上安装负极引线32。接着,在经由隔膜35层叠正极33和负极34之后,通过卷绕该正极33、负极34以及隔膜35,形成卷绕电极体30。接着,在卷绕电极体30的最外周部粘贴保护胶带37。最后,在以夹持卷绕电极体30的方式折叠外包装部件40之后,通过使用热熔接法等将外包装部件40的外周缘部彼此粘接,将卷绕电极体30封入该外包装部件40的内部。在该情况下,将紧贴膜41插入正极引线31与外包装部件40之间,并且将紧贴膜41插入负极引线32与外包装部件40之间。
在第二步骤中,首先,在正极33上安装正极引线31,并且在负极34上安装负极引线32。接着,通过经由隔膜35使正极33和负极34层叠后进行卷绕,制作作为卷绕电极体30的前驱体的卷绕体,然后在该卷绕体的最外周部粘贴保护胶带37。接着,在以夹持卷绕电极体30的方式折叠外包装部件40之后,通过使用热熔接法等粘接除了外包装部件40中的一边的外周边缘部以外的其他外周缘部,将卷绕体收纳于袋状的外包装部件40的内部。接着,通过将电解液、作为高分子化合物的原料的单体和聚合引发剂和根据需要的阻聚剂等其他材料混合,制备电解质用组合物。接着,在将电解质用组合物注入袋状的外包装部件40的内部之后,使用热熔接法等密封外包装部件40。最后,通过使单体热聚合,形成高分子化合物。由此,电解液由高分子化合物保持,因此形成凝胶状的电解质层36。
在第三步骤中,首先,除了使用形成了高分子化合物的隔膜35以外,与上述的第二步骤同样地制作卷绕体并收纳在袋状的外包装部件40的内部。接着,将电解液注入外包装部件40的内部之后,使用热熔接法等密封外包装部件40的开口部。最后,通过在对外包装部件40施加载荷的同时进行加热,经由高分子化合物层使隔膜35与正极33紧贴,并且经由高分子化合物层使隔膜35与负极34紧贴。由此,电解液含浸于各个高分子化合物层中的每个,并且该高分子化合物层中的每个凝胶化,因此形成电解质层36。
在该第三步骤中,与第一步骤相比,可以抑制二次电池的膨胀。另外,在第三步骤中,与第二步骤相比,非水溶剂以及单体(高分子化合物的原料)等几乎不残留在电解质层36中,因此可以良好地控制高分子化合物的形成工序。因此,正极33、负极34以及隔膜35中的每个与电解质层36充分紧贴。
[作用以及效果]
根据该层压膜型的锂离子二次电池,由于电解质层36含有电解液,该电解液具有与上述的本技术的电解液相同的构成,因此基于与上述的圆筒型的锂离子二次电池相同的理由,能够得到优异的电池特性。除此以外的作用以及效果与关于圆筒型的锂离子二次电池的作用以及效果相同。
<3.二次电池的用途>
接着,对上述的二次电池的应用例进行说明。
二次电池的用途只要是能够使用该二次电池作为驱动用的电源或电力蓄积用的电力存储源等的机械、设备、器具、装置以及系统(多个设备等的集合体)等即可,没有特别限制。作为电源使用的二次电池可以是主电源,也可以是辅助电源。主电源是与有无其他电源无关,优先使用的电源。辅助电源例如可以是代替主电源使用的电源,也可以是根据需要从主电源切换的电源。在使用二次电池作为辅助电源的情况下,主电源的种类并不限制于二次电池。
二次电池的用途例如如下所述:摄像机、数字静态照相机、便携式电话机、笔记本电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视机以及便携式信息终端等电子设备(包括便携式电子设备);电动剃须刀等便携式生活器具;备用电源以及存储卡等存储用装置;电钻以及电锯等电动工具;作为可装拆的电源搭载于笔记本电脑等的电池包;起搏器以及助听器等医用电子设备;电动汽车(包括混合动力汽车)等电动车辆;防备紧急情况而预先蓄积电力的家用电池系统等电力存储系统。当然,二次电池的用途也可以是上述以外的用途。
其中,将二次电池应用于电池包、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备等是有效的。在这些用途中,由于要求优异的电池特性,因此通过使用本技术的二次电池,能够有效地实现性能提高。需要说明的是,电池包是使用了二次电池的电源。该电池包如后所述,可以使用单电池,也可以使用组电池。电动车辆是将二次电池作为驱动用电源工作(行驶)的车辆,如上所述,也可以是同时具有二次电池以外的驱动源的汽车(混合动力汽车等)。电力存储系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。例如,在家用的电力存储系统中,由于电力蓄积在作为电力存储源的二次电池中,因此可以利用该电力来使用家用的电气产品等。电动工具是将二次电池作为驱动用的电源而使可动部(例如钻头等)动作的工具。电子设备是将二次电池作为驱动用的电源(电力供给源)而发挥各种功能的设备。
在这里,对二次电池的几个应用例具体进行说明。需要说明的是,以下说明的应用例的构成仅为一例,因此能够适当变更该应用例的构成。
<3-1.电池包(单电池)>
图5表示使用了单电池的电池包的立体构成。图6表示图5所示的电池包的块构成。需要说明的是,在图5中示出了电池包被分解的状态。
这里说明的电池包是使用了一个本技术的二次电池的简易型的电池包(所谓的软包),例如搭载于以智能手机为代表的电子设备等。如图5所示,该电池包例如具备作为层压膜型的二次电池的电源111和与该电源111连接的电路基板116。在该电池111上安装有正极引线112以及负极引线113。
在电源111的两个侧面粘贴有一对粘着胶带118、119。在电路基板116上形成有保护电路(PCM:Protection·Circuit·Module:保护电路模块)。该电路基板116经由极耳114与正极引线112连接,并且经由极耳115与负极引线113连接。另外,电路基板116与带外部连接用的连接器的引线117连接。需要说明的是,在电路基板116与电源111连接的状态下,该电路基板116被标签120以及绝缘片121保护。通过粘贴该标签120,电路基板116以及绝缘片121等被固定。
另外,如图6所示,电池包例如具备电源111和电路基板116。电路基板116例如具备控制部128、开关部122、PTC元件123、温度检测部124。由于电源111能够经由正极端子125以及负极端子127与外部连接,因此该电源111可以经由正极端子125以及负极端子127进行充放电。温度检测部124使用温度检测元件(所谓的T端子)126来检测温度。
控制部128控制电池包整体的动作(包括电源111的使用状态)。该控制部128例如包括中央运算处理装置(CPU)以及存储器等。
该控制部128例如在电池电压达到过充电检测电压时,通过切断开关部122,使充电电流不流过电源111的电流路径。另外,控制部128例如在充电时流过大电流的情况下,通过切断开关部122来切断充电电流。
另一方面,控制部128例如在电池电压达到过放电检测电压时,通过切断开关部122,使放电电流不流过电源111的电流路径。另外,控制部128例如在放电时流过大电流的情况下,通过切断开关部122来切断放电电流。
需要说明的是,过充电检测电压例如为4.2V±0.05V,并且过放电检测电压例如为2.4V±0.1V。
开关部122根据控制部128的指示,切换电源111的使用状态,即电源111与外部设备连接的有无。该开关部122例如包括充电控制开关以及放电控制开关等。充电控制开关以及放电控制开关中的每个例如是使用了金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等半导体开关。需要说明的是,充放电电流例如基于开关部122的导通电阻来进行检测。
温度检测部124测量电源111的温度,并且将该温度的测量结果输出到控制部128。该温度检测部124例如包括热敏电阻等温度检测元件。需要说明的是,由温度检测部124测量的温度的测量结果用于在异常发热时控制部128进行充放电控制的情况、计算剩余容量时控制部128进行校正处理的情况等。
需要说明的是,电路基板116也可以不具有PTC元件123。在该情况下,也可以另外在电路基板116上附设PTC元件。
<3-2.电池包(组电池)>
图7表示使用了组电池的电池包的块构成。
该电池包例如在箱体60的内部具有控制部61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71以及负极端子72。该箱体60例如包含塑料材料等。
控制部61控制电池包整体的动作(包括电源62的使用状态)。该控制部61例如包括CPU等。电源62是包括两种以上本技术的二次电池的组电池,该两种以上的二次电池的连接形式可以是串联,也可以是并联,也可以是两者的混合型。列举一例:电源62包括以2并联3串联的方式连接的6个二次电池。
开关部63根据控制部61的指示,切换电源62的使用状态,即电源62与外部设备连接的有无。该开关部63例如包括充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管以及放电用二极管等。充电控制开关以及放电控制开关中的每个例如是使用了金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等的半导体开关。
电流测量部64使用电流检测电阻70测量电流,并且将该电流的测量结果输出到控制部61。温度检测部65使用温度检测元件69测量温度,并且将该温度的测量结果输出到控制部61。该温度的测量结果例如用于在异常发热时控制部61进行充放电控制的情况、在计算剩余容量时控制部61进行校正处理的情况等。电压检测部66测量电源62中的二次电池的电压,并且将模拟-数字转换后的电压的测量结果提供给控制部61。
开关控制部67根据从电流测量部64以及电压检测部66中的每个输入的信号,控制开关部63的动作。
该开关控制部67例如在电池电压达到过充电检测电压时,通过切断开关部63(充电控制开关),使充电电流不流过电源62的电流路径。由此,在电源62中,仅能够经由放电用二极管进行放电。需要说明的是,开关控制部67例如在充电时流过大电流的情况下切断充电电流。
另外,开关控制部67例如在电池电压达到过放电检测电压时,通过切断开关部63(放电控制开关),使放电电流不流过电源62的电流路径。由此,在电源62中,仅能够经由充电用二极管进行充电。需要说明的是,开关控制部67例如在放电时流过大电流的情况下切断放电电流。
需要说明的是,过充电检测电压例如为4.2V±0.05V,并且过放电检测电压例如为2.4V±0.1V。
存储器68例如包括作为非易失性存储器的EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器)等。在该存储器68中,例如存储有由控制部61运算出的数值、在制造工序阶段中测量出的二次电池的信息(例如初始状态的内部电阻等)等。需要说明的是,如果在存储器68中预先存储二次电池的满充电容量,则控制部61能够掌握剩余容量等信息。
温度检测元件69测量电源62的温度,并且将该温度的测量结果输出到控制部61。该温度检测元件69例如包括热敏电阻等。
正极端子71以及负极端子72中的每个是与使用电池包进行工作的外部设备(例如笔记本型的个人计算机等)、用于对电池包进行充电的外部设备(例如充电器等)等连接的端子。电源62经由正极端子71以及负极端子72进行充放电。
<3-3.电动车辆>
图8表示作为电动车辆的一例的混合动力汽车的块构成。
该电动车辆例如在金属制的箱体73的内部具备控制部74、发动机75、电源76、驱动用的电动机77、差动装置78、发电动机79、变速箱80以及离合器81、逆变器82、83和各种传感器84。除此以外,电动车辆例如具备与差动装置78以及变速箱80连接的前轮用驱动轴85以及前轮86、后轮用驱动轴87以及后轮88。
该电动车辆例如能够使用发动机75以及电动机77中的任意一种作为驱动源来行驶。发动机75是主要的动力源,例如是汽油发动机等。在以发动机75为动力源的情况下,例如经由作为驱动部的差动装置78、变速箱80以及离合器81,将发动机75的驱动力(旋转力)传递到前轮86以及后轮88。需要说明的是,由于发动机75的旋转力也传递到发电动机79,因此发电动机79利用该旋转力而产生交流电力,并且该交流电力经由逆变器83转换为直流电力,因此该直流电力可以蓄积在电源76中。另一方面,在将作为转换部的电动机77作为动力源的情况下,从电源76供给的电力(直流电力)经由逆变器82转换为交流电力,利用该交流电力来驱动电动机77。通过该电动机77从电力转换来的驱动力(旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置78、变速箱80以及离合器81传递到前轮86以及后轮88。
需要说明的是,当电动车辆通过制动机构减速时,由于其减速时的阻力作为旋转力传递到电动机77,因此可以利用该旋转力使电动机77产生交流电力。由于该交流电力经由逆变器82转换为直流电力,因此优选为该直流再生电力蓄积在电源76中。
控制部74控制电动车辆整体的动作。该控制部74例如包括CPU等。电源76包括一种或两种以上本技术的二次电池。该电源76可以与外部电源连接,并且通过从该外部电源接受电力供给来蓄积电力。各种传感器84例如用于控制发动机75的转速,并且控制节流阀的开度(节气门开度)。该各种传感器84例如包括速度传感器、加速度传感器以及发动机转速传感器等中的任意一种或两种以上。
需要说明的是,以电动车辆为混合动力汽车的情况为例进行了说明,但该电动车辆也可以是不使用发动机75而仅使用电源76以及电动机77而工作的车辆(电动汽车)。
<3-4.电力存储系统>
图9表示电力存储系统的块构成。
该电力存储系统例如在一般住宅以及商业用大厦等房屋89的内部具备控制部90、电源91、智能电表92和电源集线器93。
在这里,电源91例如能够与设置在房屋89内部的电气设备94连接,并且与停放在房屋89外部的电动车辆96连接。另外,电源91例如能够经由电源集线器93与设置于房屋89的自发电用发电机95连接,并且经由智能电表92以及电源集线器93与外部的集中型电力系统97连接。
需要说明的是,电气设备94例如包括一种或两种以上的家电产品,该家电产品例如是冰箱、空调、电视机以及热水器等。自发电用发电机95例如包括太阳能发电动机以及风力发电动机中等中的任意一种或两种以上。电动车辆96例如包括电动汽车、电动摩托车以及混合动力汽车等中的任意一种或两种以上。集中型电力系统97例如包括火力发电厂、原子能发电厂、水力发电厂以及风力发电厂等中的任意一种或两种以上。
控制部90控制电力存储系统整体的动作(包括电源91的使用状态)。该控制部90例如包括CPU等。电源91包括一种或两种以上本技术的二次电池。智能电表92例如是设置在电力消费侧的房屋89中的网络兼容型的电力计,并且能够与电力供应侧通信。与此相伴,智能电表92例如能够通过边与外部进行通信边控制房屋89中的电力需求与供给的平衡,从而实现高效且稳定的能量供给。
在该电力存储系统中,例如,从作为外部电源的集中型电力系统97经由智能电表92以及电源集线器93向电源91蓄积电力,并且从作为独立电源的自发电用发电机95经由电源集线器93向电源91蓄积电力。蓄积在该电源91中的电力根据控制部90的指示被供给至电气设备94以及电动车辆96,因此该电气设备94能够工作,并且该电动车辆96能够充电。即,电力存储系统是能够使用电源91来蓄积以及供给房屋89内的电力的系统。
蓄积在电源91中的电力能够根据需要使用。因此,例如,能够在电费便宜的深夜,预先从集中型电力系统97向电源91蓄积电力,在电费较高的白天,使用该电源91所蓄积的电力。
需要说明的是,上述的电力存储系统可以设置于每一户(一个家庭单位),也可以设置于多户(多个家庭单位)。
<3-5.电动工具>
图10表示电动工具的块构成。
这里说明的电动工具例如是电钻。该电动工具例如在工具主体98的内部具备控制部99和电源100。在该工具主体98上例如可运转(旋转)地安装有作为可动部的钻头部101。
工具主体98例如包含塑料材料等。控制部99控制电动工具整体的动作(包括电源100的使用状态)。该控制部99例如包括CPU等。电源100包括一种或两种以上本技术的二次电池。该控制部99根据动作开关的操作,从电源100向钻头部101供给电力。
[实施例]
以下对本技术的实施例进行说明。
(实验例1-1~1-52)
通过以下的步骤制作了图3以及图4所示的层压膜型的锂离子二次电池。
在制作正极33的情况下,首先将碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)混合,然后在空气中烧成混合物(烧成温度=900℃,烧成时间=5小时),由此得到作为含锂化合物的钴酸锂(LiCoO2)。在该情况下,将碳酸锂和碳酸钴的混合比(摩尔比)设定为碳酸锂﹕碳酸钴=0.5﹕1。
接着,通过混合正极活性物质(钴酸锂)91质量份、正极粘结剂(聚偏二氟乙烯)3质量份、正极导电剂(石墨)6质量份,制成正极合剂。接着,在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中投入正极合剂,然后通过搅拌该有机溶剂,制成糊状的正极合剂浆料。接着,使用涂敷装置在正极集电体33A(12μm厚的带状铝箔)的两个面上涂布正极合剂浆料之后,使该正极合剂浆料干燥,由此形成了正极活性物质层33B。最后,使用辊压机对正极活性物质层33B进行了压缩成型。
在制作负极34的情况下,首先,通过混合负极活性物质(作为碳材料的石墨,中值粒径D50=15μm)96质量份、负极粘结剂(苯乙烯丁二烯共聚物的丙烯酸改性体)1.5质量份、增稠剂(羧甲基纤维素)1.5质量份,制成负极合剂。接着,在水性溶剂(纯水)投入负极合剂,然后通过搅拌该纯水,制成糊状的负极合剂浆料。接着,使用涂敷装置在负极集电体34A(15μm厚的带状铜箔)的两个面上涂布负极合剂浆料之后,使该负极合剂浆料干燥,由此形成了负极活性物质层34B。最后,使用辊压机对负极活性物质层34B进行了压缩成型。
电解质使用了作为液状的电解质的电解液。在制备电解液的情况下,通过在溶剂(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯以及丙酸丙酯)中加入电解质盐(LiPF6),搅拌该溶剂之后,再向该溶剂中加入多环芳香族化合物,搅拌该溶剂。在该情况下,将溶剂的混合比(重量比)设定为碳酸亚乙酯﹕碳酸亚丙酯﹕碳酸甲乙酯﹕丙酸丙酯=30﹕10﹕40﹕20。使电解质盐的含量相对于溶剂为1.2mol/kg。多环芳香族化合物的种类以及电解液中的多环芳香族化合物的含量(重量%)如表1~表3所示。
需要说明的是,为了进行比较,除了不使用多环芳香族化合物以外,通过相同的步骤制备了电解液。另外,为了进行比较,除了使用了其他化合物来代替多环芳香族化合物以外,通过相同的步骤制备了电解液。其他化合物的种类以及电解液中的其他化合物的含量(重量%)如表3所示。
作为隔膜35,使用了在两个面上设置有高分子化合物层的基材层。在制作隔膜35的情况下,首先在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中加入高分子化合物(聚偏二氟乙烯)以及无机粒子(氧化铝,中值粒径D50=0.3μm),然后通过搅拌该有机溶剂,得到分散液。在该情况下,将高分子化合物和无机粒子的混合比(重量比)设定为高分子化合物﹕无机粒子=20﹕80。接着,在分散液中浸渍基材层(12μm厚的微多孔性聚乙烯膜)。接着,从分散液中取出基材层之后,使用水性溶剂(纯水)去除了有机溶剂。最后,使用热风(温度=80℃)使基材层干燥。由此,在基材层的两个面上形成高分子化合物层(两个高分子化合物层的厚度之和=5μm),由此得到隔膜35。
在组装二次电池的情况下,首先,将铝制的正极引线31焊接至正极集电体33A,并且将铜制的负极引线32焊接至负极集电体34A。接着,通过经由隔膜35层叠正极33和负极34,得到层叠体。接着,在将层叠体沿着长度方向卷绕之后,通过在该层叠体的最外周部粘贴保护胶带37,制作了卷绕电极体30。最后,以夹持卷绕电极体30的方式折叠外包装部件40之后,将该外包装部件40中的三个边的外周缘部彼此热熔接。作为外包装部件40,使用了25μm厚的尼龙膜、40μm厚的铝箔、30μm厚的聚丙烯膜从外侧依次层叠而获得的铝层压膜。在该情况下,将紧贴膜41插入正极引线31与外包装部件40之间,并且将紧贴膜41插入负极引线32与外包装部件40之间。最后,通过将电解液注入外包装部件40的内部,将该电解液含浸在卷绕电极体30中,然后在减压环境中将外包装部件40的剩余的一个边的外周边缘部彼此热熔接。
由此,卷绕电极体30封入外包装部件40的内部,由此完成了层压膜型的锂离子二次电池。在该情况下,为了使二次电池完全充电时的开路电压(所谓的电池电压)达到4.45V,调整了正极活性物质的量和负极活性物质的量。
需要说明的是,为了进行比较,制作了锂金属二次电池来代替锂离子二次电池。在制作锂金属二次电池的情况下,除了使用了锂金属板来代替碳材料(石墨)作为负极活性物质以外,还经过了与制作锂离子二次电池时相同的步骤。表1~表3所示的“二次电池”一栏表示该二次电池的种类。即,“锂离子”表示锂离子二次电池,“锂金属”表示锂金属二次电池。
为了评价的二次电池的电池特性,调查了该二次电池的膨胀特性,得到表1~表3所示的结果。
在调查膨胀特性的情况下,首先,为了使二次电池的状态稳定,在常温环境中(温度=23℃)对二次电池进行了充放电(两次循环)。
接着,在同一环境中使二次电池再次充电,然后测量了该充电状态的二次电池的厚度(高温循环试验前的厚度)。在充电时,以1mA/cm2的电流密度恒流充电至电压达到4.45V,然后以4.45V的电压恒压充电至电流密度达到0.02mA/cm2。
接着,在同一环境中使二次电池放电。在放电时,以1mA/cm2的电流密度放电至电压达到2.5V。
接着,使用二次电池进行了高温循环试验。具体而言,在高温环境中(温度=55℃)反复进行了100次使二次电池充放电的工序(充放电循环数=100次循环)。在充电时,以1mA/cm2的电流密度恒流充电至电压达到4.45V,然后以4.45V的电压恒压充电至电流密度达到0.02mA/cm2。在放电时,以1mA/cm2的电流密度放电至电压达到2.5V。
接着,在常温环境中(温度=23℃)使二次电池充电,然后测量了该充电状态的二次电池的厚度(高温循环试验后的厚度)。在充电时,以1mA/cm2的电流密度恒流充电至电压达到4.45V,然后以4.45V的电压恒压充电至电流密度达到0.02mA/cm2。
最后,计算出膨胀率(%)=(高温循环试验后的厚度/高温循环试验前的厚度)×100。
[表1]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:石墨,电解质:液状的电解质(电解液)
[表2]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:石墨,电解质:液状的电解质(电解液)
[表3]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:石墨,电解质:液状的电解质(电解液)
在锂离子二次电池中使用了多环芳香族化合物的情况下(实验例1-1~1-42),与除此以外的情况(实验例1-43~1-52)相比,膨胀率大幅改善。
详细而言,在锂离子二次电池中使用了其他化合物来代替多环芳香族化合物的情况下(实验例1-44),与锂离子二次电池中不使用多环芳香族化合物和其他化合物的情况(实验例1-43)相比,膨胀率增加。
另外,在锂金属二次电池中使用了多环芳香族化合物的情况下(实验例1-46~1-52),与锂金属二次电池中不使用多环芳香族化合物和其他化合物的情况(实验例1-45)相比,膨胀率几乎没有变化。
与此相对,在锂离子二次电池中使用了多环芳香族化合物的情况下(实验例1-1~1-42),与锂离子二次电池中不使用多环芳香族化合物和其他化合物的情况(实验例1-43)相比,膨胀率大幅减少。
特别是,在锂离子二次电池中使用了多环芳香族化合物的情况下,如果电解液中的多环芳香族化合物的含量为0.001重量%~10重量%,则膨胀率减少。在该情况下,如果多环芳香族化合物的含量为0.001重量%~3重量%,则膨胀率进一步减少,如果多环芳香族化合物的含量为0.001重量%~1重量%,则膨胀率更进一步减少。
(实验例2-1~2-36)
如表4以及表5所示,除了在电解液中加入添加剂,并且与膨胀特性一起调查了循环特性以外,通过与实验例1-1~1-42相同的步骤制作了二次电池,然后调查了该二次电池的电池特性。
作为添加剂(溶剂),使用了1,3-二氧六环(DOX)、作为不饱和环状碳酸酯的碳酸亚乙烯酯(VC)、作为卤代环状碳酸酯的4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮(FEC)、作为二腈化合物的己二腈(AN)、作为磺酸酯的1,3-丙烷磺内酯(PS)、作为磷酸酯的磷酸三烯丙酯(TAP)。另外,作为添加剂(追加的电解质盐),使用了式(10-1)所示的化合物、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSA)以及二氟磷酸锂(LiPF2O2)。电解液中的添加剂的含量如表4以及表5所示。
在调查循环特性的情况下,通过在进行上述的高温循环试验(充放电循环数=100次循环)时测量放电容量,求出容量维持率(%)。具体而言,基于高温循环试验时的第一个循环的放电容量和该高温循环试验时的第100个循环的放电容量,计算出容量维持率(%)=(高温试验时的第100个循环的放电容量/高温试验时的第一个循环的放电容量)×100。
需要说明的是,在表5中,同时示出了在没有使用添加剂的情况下(实验例1-1、1-4、1-19、1-22)的容量维持率。
[表4]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:石墨,电解质:液状的电解质(电解液)
[表5]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:石墨,电解质:液状的电解质(电解液)
在电解液中加入添加剂的情况下(实验例2-1~2-36),与没有在电解液中加入添加剂的情况(实验例1-1、1-4、1-19、1-22)相比,将膨胀率的增加控制在最小限度,并且容量维持率增加。
特别是,作为添加剂,主要使用二腈化合物以及磺酸酯等,与不使用该添加剂的情况相比,膨胀率减少,并且容量维持率增加。
(实验例3-1~3-52)
如表6~表8所示,除了变更了负极活性物质的种类以及电解质的种类以外,通过与实验例1-1~1-52相同的步骤制作了二次电池,然后调查了该二次电池的电池特性。
在制作负极34的情况下,首先通过混合负极活性物质(作为第一金属系材料的硅,中值粒径D50=5μm)90质量份、负极粘结剂(聚酰亚胺前驱体)5质量份和负极导电剂(石墨)5质量份,制成负极合剂。接着,在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中投入负极合剂,然后通过搅拌该有机溶剂,制成糊状的负极合剂浆料。接着,使用涂敷装置在负极集电体34A(15μm厚的带状铜箔)的两个面上涂布负极合剂浆料,然后使该负极合剂浆料干燥。接着,在真空气氛中,通过加热(加热温度=400℃,加热时间=12小时)涂布有负极合剂浆料的负极集电体34A,使聚酰亚胺前驱体反应。由此,形成了含有负极粘结剂(聚酰亚胺)的负极活性物质层34B。最后,使用辊压机对负极活性物质层34B进行了压缩成型。
作为电解质,使用了为凝胶状的电解质的电解质层36。在形成电解质层36的情况下,首先制备了电解液。在制备电解液的情况下,在溶剂(碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯)中加入电解质盐(LiPF6)并搅拌该溶剂之后,再向该溶剂中加入多环芳香族化合物并搅拌该溶剂。在该情况下,将溶剂的混合比(重量比)设定为碳酸亚乙酯﹕碳酸亚丙酯=50﹕50。使电解质盐的含量相对于溶剂为1mol/kg。多环芳香族化合物的种类以及电解液中的多环芳香族化合物的含量(重量%)如表6~表8所示。
接着,将高分子化合物(偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物,六氟丙烯的共聚量=6.9重量%)、电解液、无机粒子(氧化铝,中值粒径D50=0.3μm)与稀释用有机溶剂(碳酸二甲酯)混合之后,通过搅拌该混合物,制备了溶胶状的电解质溶液。在该情况下,将混合比(重量比)设定为高分子化合物﹕电解液﹕无机粒子=1﹕15﹕2。
最后,在正极33的表面上涂布电解质溶液之后,通过干燥该电解质溶液,形成了电解质层36。另外,在负极34的表面上涂布电解质溶液之后,通过干燥该电解质溶液,形成了电解质层36。
在组装二次电池的情况下,使用了形成有电解质层36的正极34和形成有电解质层36的负极34。
需要说明的是,为了进行比较,在制备电解液时,没有使用多环芳香族化合物,并且使用了其他化合物来代替该多环芳香族化合物。另外,制作了锂金属二次电池来代替锂离子二次电池。
[表6]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:硅,电解质:凝胶状的电解质(电解质层)
[表7]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:硅,电解质:凝胶状的电解质(电解质层)
[表8]
正极活性物质:LiCoO2,
负极活性物质:硅,电解质:凝胶状的电解质(电解质层)
在变更了负极活性物质的种类以及电解质的种类的情况下(表6~表8),也得到与表1~表3相同的结果。
即,在锂离子二次电池中使用了多环芳香族化合物的情况下(实验例3-1~3-42),与除此以外的情况(实验例3-43~3-52)相比,膨胀率大幅改善。
(实验例4-1~4-52)
如表9~表11所示,除了变更了正极活性物质的种类、负极活性物质的种类以及电解液的组成以外,通过与实验例1-1~1-52相同的步骤制作了二次电池,然后调查了该二次电池的电池特性。
在制作正极33的情况下,除了使用了锂镍锰复合氧化物(LiNi0.5Mn1.5O4)来代替钴酸锂作为正极活性物质以外,经过了相同的步骤。为了得到该锂镍锰复合氧化物,首先,在反应容器中投入氨水(浓度=3%)之后,搅拌该氨水(温度=50℃)。接着,相对于上述的氨水,通过添加碳酸镍(NiCO3)与碳酸锰(MnCO3)的混合水溶液(浓度=1.5mol/dm3=1.5mol/l)、氨水(浓度=5%)、碳酸钠水溶液(浓度=2mol/dm3=2mol/l),得到含有碳酸镍锰盐的共沉淀粒子。在该情况下,将混合水溶液中的碳酸镍和碳酸锰的混合比(摩尔比)设定为碳酸镍﹕碳酸锰=1﹕3。最后,将共沉淀粒子与碳酸锂(Li2CO3)混合之后,在空气中烧成混合物(烧成温度=800℃,烧成时间=10小时),由此得到锂镍锰复合氧化物。在该情况下,碳酸锂、碳酸镍和碳酸锰的混合比(摩尔比)调整为碳酸锂﹕碳酸镍﹕碳酸锰=1﹕1﹕3。
在制作负极34的情况下,作为负极活性物质,使用了作为第二金属系材料的锂钛复合氧化物(Li4Ti5O12)来代替作为碳材料的石墨。在该情况下,通过将负极活性物质(锂钛复合氧化物)85质量份、负极粘结剂(聚偏二氟乙烯)5质量份、负极导电剂(石墨)10质量份混合,制成负极合剂。接着,在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中投入负极合剂之后,通过搅拌该有机溶剂,制成糊状的负极合剂浆料。接着,使用涂敷装置在负极集电体34A(15μm厚的带状铝箔)的两个面上涂布负极合剂浆料之后,使该负极合剂浆料干燥,由此形成了负极活性物质层34B。最后,使用辊压机对负极活性物质层34B进行了压缩成型。
在制备电解液的情况下,在溶剂(碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯)中加入电解质盐(LiPF6)并搅拌该溶剂之后,再向该溶剂中加入多环芳香族化合物并搅拌该溶剂。在该情况下,将溶剂的混合比(重量比)设定为碳酸亚乙酯﹕碳酸二甲酯=30﹕70。使电解质盐的含量相对于溶剂为1.2mol/kg。多环芳香族化合物的种类以及电解液中的多环芳香族化合物的含量(重量%)如表9~表11所示。
需要说明的是,为了进行比较,在制备电解液时,没有使用多环芳香族化合物,使用了其他化合物来代替该多环芳香族化合物。另外,制作了锂金属二次电池来代替锂离子二次电池。
[表9]
正极活性物质:LiNi0.5Mn1.5O4,
负极活性物质:Li4Ti5O12,电解质:液状的电解质(电解液)
[表10]
正极活性物质:LiNi0.5Mn1.5O4,
负极活性物质:Li4Ti5O12,电解质:液状的电解质(电解液)
[表11]
正极活性物质:LiNi0.5Mn1.5O4,
负极活性物质:Li4Ti5O12,电解质:液状的电解质(电解液)
在变更了正极活性物质的种类、负极活性物质的种类以及电解液的组成的情况下(表9~表11),也得到与表1~表3相同的结果。
即,在锂离子二次电池中使用了多环芳香族化合物时(实验例4-1~4-42),与除此以外的情况(实验例4-43~4-52)相比,膨胀率大幅改善。
根据表1~表11所示的结果,如果电解液含有多环芳香族化合物,则膨胀特性得到改善。因此,在二次电池中能够得到优异的电池特性。
以上,列举一个实施方式以及实施例对本技术进行了说明,但本技术并不限制于在一个实施方式以及实施例中说明的方式,能够进行各种变形。
具体而言,对二次电池的电池结构为圆筒型以及层压膜型的情况进行了说明,但本技术的二次电池的电池结构没有特别限制。具体而言,二次电池的电池结构例如可以是方型以及硬币型等其他的电池结构。
另外,对电池元件具有卷绕结构的情况进行了说明,但在本技术的二次电池中电池元件具有的结构没有特别限制。具体而言,电池元件例如也可以具有层叠结构等其他结构。
需要说明的是,本说明书中所述的效果仅是例示,并不限制于此,另外,也可以具有其他效果。
需要说明的是,本技术还能够采用以下构成。
(1)一种锂离子二次电池,具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物。
[化21]
(R1~R8中的每个是氢基(-H)、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种。其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
(2)根据上述(1)所述的锂离子二次电池,其中,
所述卤基是氟基(-F)、氯基(-Cl)、溴基(-Br)以及碘基(-I)中的任意一种,
所述一价的烃基是烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,
所述一价的含氮烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的胺键(-NR100-:R100是氢基以及一价的烃基中的任意一种。)相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含氮基包括氰基(-CN)、硝基(-NO2)、氨基(-NH2)、异氰酸酯基(-NCO)以及酰胺基(-CONH2-),
所述一价的含氧烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的醚键(-O-)相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含氧基包括羟基(-OH)、醛基(-CHO)、羧基(-COOH)以及酯基(-COOR101:R101是一价的烃基。),
所述一价的含硫烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的硫键(-S-)相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含硫基包括磺酸基(-SO3H)以及磺酰型基(-SO2R102:R102是一价的烃基),
所述一价的卤代烃基、所述一价的卤代含氮烃基、所述一价的卤代含氧烃基以及所述一价的卤代含硫烃基中的每个包含所述卤基中的至少一种。
(3)根据上述(1)或(2)所述的锂离子二次电池,其中,
所述二价的烃基是亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚环烷基、亚芳基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,
所述二价的含氮烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的胺键(-NR103-:R103是氢基以及一价的烃基中的任意一种。)相互结合而获得的二价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,并且所述一价的含氮基包括氰基、硝基、氨基、异氰酸酯基以及酰胺基,
所述二价的含氧烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的二价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,并且所述一价的含氧基包括羟基、醛基、羧基以及酯基(-COOR104:R104是一价的烃基),
所述二价的含硫烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的二价基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的二价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,并且所述一价的含硫基包括磺酸基以及磺酰型基(-SO2R105:R105是一价的烃基),
所述二价的卤代烃基、所述二价的卤代含氮烃基、所述二价的卤代含氧烃基以及所述二价的卤代含硫烃基中的每个包含所述卤基中的至少一种,
所述卤基包括氟基、氯基、溴基以及碘基。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的锂离子二次电池,其中,
所述一价的烃基的碳原子数为1以上且18以下,
所述二价的烃基的碳原子数为1以上且10以下。
(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的锂离子二次电池,其中,
所述多环芳香族化合物包含由下面的式(2)表示的化合物。
[化22]
(R81~R96中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。其中,R81~R96中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
(6)根据上述(5)所述的锂离子二次电池,其中,
所述R81~R96中的每个是氢基、卤基以及一价的烃基中的任意一种,并且所述R81~R96中的至少一个是卤基。
(7)根据上述(6)所述的锂离子二次电池,其中,
所述R81~R88中的每个是卤基,并且所述R89~R96中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,
或者,所述R81~R88中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,并且所述R89~R96中的每个是卤基。
(8)根据上述(5)至(7)中任一项所述的锂离子二次电池,其中,
所述卤基是氟基。
(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的锂离子二次电池,其中,
所述电解液中的所述多环芳香族化合物的含量为0.001重量%以上且10重量%以下。
(10)根据上述(1)至(9)中任一项所述的锂离子二次电池,其中,
所述负极包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料。
(11)根据上述(10)所述的锂离子二次电池,其中,
所述负极材料包含含有碳材料、硅(Si)以及锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的材料以及含有钛(Ti)作为构成元素的材料中的至少一种。
(12)一种锂离子二次电池用电解液,
包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物。
[化23]
(R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种。R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种。其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。)
(13)一种电池包,具备:
上述(1)至(11)中任一项所述的锂离子二次电池;
控制部,控制所述锂离子二次电池的动作;以及
开关部,根据所述控制部的指示来切换所述锂离子二次电池的动作。
(14)一种电动车辆,具备:
上述(1)至(11)中任一项所述的锂离子二次电池;
转换部,将从所述锂离子二次电池供给的电力转换为驱动力;
驱动部,根据所述驱动力来驱动;以及
控制部,控制所述锂离子二次电池的动作。
(15)一种电力存储系统,具备:
上述(1)至(11)中任一项所述的锂离子二次电池;
一种或两种以上的电气设备,被从所述锂离子二次电池供给电力;以及
控制部,控制从所述锂离子二次电池对所述电气设备的电力供给。
(16)一种电动工具,具备:
上述(1)至(11)中任一项所述的锂离子二次电池;以及
可动部,被从所述锂离子二次电池供给电力。
(17)一种电子设备,
具备上述(1)至(11)中任一项所述的锂离子二次电池作为电力供给源。
本申请基于并要求于2017年2月17日在日本专利局提交的日本专利申请第2017-027575号的优先权的权益,该申请的全部内容结合于此作为参照。
对于本领域的技术人员来说,能够根据设计上的必要条件或其他因素想到各种修改、组合、子组合以及变更,但应当理解,它们包含在所附权利要求书的主旨或其等同物的范围内。
Claims (17)
1.一种锂离子二次电池,其特征在于,具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基(-H)、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述卤基是氟基(-F)、氯基(-Cl)、溴基(-Br)以及碘基(-I)中的任意一种,
所述一价的烃基是烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,
所述一价的含氮烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的胺键-NR100-相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含氮基包括氰基(-CN)、硝基(-NO2)、氨基(-NH2)、异氰酸酯基(-NCO)以及酰胺基(-CONH2),R100是氢基以及一价的烃基中的任意一种,
所述一价的含氧烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的醚键(-O-)相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含氧基包括羟基(-OH)、醛基(-CHO)、羧基(-COOH)以及酯基-COOR101,R101是一价的烃基,
所述一价的含硫烃基是一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的一价基、一个或两个以上的所述一价的烃基与一个或两个以上的硫键(-S-)相互结合而获得的一价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,并且所述一价的含硫基包括磺酸基(-SO3H)以及磺酰型基-SO2R102,R102是一价的烃基,
所述一价的卤代烃基、所述一价的卤代含氮烃基、所述一价的卤代含氧烃基以及所述一价的卤代含硫烃基中的每个包含所述卤基中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述二价的烃基是亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚环烷基、亚芳基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,
所述二价的含氮烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氮基相互结合而获得的二价基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的胺键-NR103-相互结合而获得的二价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,所述一价的含氮基包括氰基、硝基、氨基、异氰酸酯基以及酰胺基,R103是氢基以及一价的烃基中的任意一种,
所述二价的含氧烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含氧基相互结合而获得的二价的基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的醚键相互结合而获得的二价基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,并且所述一价的含氧基包括羟基、醛基、羧基以及酯基-COOR104,R104是一价的烃基,
所述二价的含硫烃基是一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的一价的含硫基相互结合而获得的二价基、一个或两个以上的所述二价的烃基与一个或两个以上的硫键相互结合而获得的二价的基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,并且所述一价的含硫基包括磺酸基以及磺酰型基-SO2R105,R105是一价的烃基,
所述二价的卤代烃基、所述二价的卤代含氮烃基、所述二价的卤代含氧烃基以及所述二价的卤代含硫烃基中的每个包含所述卤基中的至少一种,
所述卤基包括氟基、氯基、溴基以及碘基。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述一价的烃基的碳原子数为1以上且18以下,
所述二价的烃基的碳原子数为1以上且10以下。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述R81~R96中的每个是氢基、卤基以及一价的烃基中的任意一种,并且所述R81~R96中的至少一个是卤基。
7.根据权利要求6所述的锂离子二次电池,其特征在于,
R81~R88中的每个是卤基,并且R89~R96中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,
或者,所述R81~R88中的每个是氢基以及一价的烃基中的任意一种,并且所述R89~R96中的每个是卤基。
8.根据权利要求5所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述卤基是氟基。
9.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述电解液中的所述多环芳香族化合物的含量为0.001重量%以上且10重量%以下。
10.根据权利要求1所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述负极包含能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料。
11.根据权利要求10所述的锂离子二次电池,其特征在于,
所述负极材料包含含有碳材料、硅(Si)以及锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的材料以及含有钛(Ti)作为构成元素的材料中的至少一种。
12.一种锂离子二次电池用电解液,其特征在于,
包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
13.一种电池包,其特征在于,具备:
锂离子二次电池;
控制部,控制所述锂离子二次电池的动作;以及
开关部,根据所述控制部的指示来切换所述锂离子二次电池的动作;
所述锂离子二次电池具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
14.一种电动车辆,其特征在于,具备:
锂离子二次电池;
转换部,将从所述锂离子二次电池供给的电力转换为驱动力;
驱动部,根据所述驱动力来驱动;以及
控制部,控制所述锂离子二次电池的动作;
所述锂离子二次电池具备:
正极;
负极;以及
电解液,含有由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
15.一种电力存储系统,其特征在于,具备:
锂离子二次电池;
一种或两种以上的电气设备,从所述锂离子二次电池供给电力;以及
控制部,控制从所述锂离子二次电池对所述电气设备的电力供给;
所述锂离子二次电池具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
16.一种电动工具,其特征在于,具备:
锂离子二次电池;以及
可动部,被从所述锂离子二次电池供给电力;
所述锂离子二次电池具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
17.一种电子设备,其特征在于,
具备锂离子二次电池作为电力供给源,
所述锂离子二次电池具备:
正极;
负极;以及
电解液,包含由下面的式(1)表示的多环芳香族化合物,
R1~R8中的每个是氢基、卤基、一价的烃基、一价的含氮烃基、一价的含氧烃基、一价的含硫烃基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基、一价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的一价基中的任意一种,R9以及R10中的每个是二价的烃基、二价的含氮烃基、二价的含氧烃基、二价的含硫烃基、二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基、二价的卤代含硫烃基以及它们中的两种以上相互结合而获得的二价基中的任意一种,其中,R1~R8中的至少一个是卤基、一价的卤代烃基、一价的卤代含氮烃基、一价的卤代含氧烃基以及一价的卤代含硫烃基中的任意一种,或者,R9以及R10中的至少一个是二价的卤代烃基、二价的卤代含氮烃基、二价的卤代含氧烃基以及二价的卤代含硫烃基中的任意一种。
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