CN110800150B - 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途 - Google Patents

包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110800150B
CN110800150B CN201880023206.2A CN201880023206A CN110800150B CN 110800150 B CN110800150 B CN 110800150B CN 201880023206 A CN201880023206 A CN 201880023206A CN 110800150 B CN110800150 B CN 110800150B
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
secondary battery
monovalent
cyano
halogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880023206.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110800150A (zh
Inventor
胡乔舒
日浅巧
武志一正
格拉哈姆·桑福德
乔舒亚·沃尔顿
纳代日达·克拉斯特瓦
西尔维娅·罗塞利
加布里埃莱·内勒斯
大卫·丹纳
维托尔·戴希曼
丹尼斯·彻尔卡
威廉·福德
克莱门斯·瓦尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN110800150A publication Critical patent/CN110800150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110800150B publication Critical patent/CN110800150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04—Hybrid capacitors
    • H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/64—Liquid electrolytes characterised by additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

提供了二次电池，包括：正极；负极；和包括羰基化合物的电解液。

Description

包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二 次电池及其用途
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年8月29日提交的日本优先权专利申请JP2017-164109和2017年3月31日提交的欧洲优先权专利申请EP17164208.5的权益，将以上每篇专利的全部内容作为参考并入本文。
技术领域
本公开内容的领域在于用于二次电池的材料。
本申请涉及用于二次电池的非水电解质(非水电解液，non-aqueouselectrolyte)和它们在电化学装置或电气装置(electric device)中的用途。
本公开内容涉及包括非水电解质的二次电池。
此外，本公开内容涉及包括二次电池的电气装置。
本公开内容涉及用于二次电池的电解液(电解质溶液，electrolytic solution)和使用电解液的二次电池，并且涉及电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备，它们中的每一个均使用二次电池。
背景技术
各种电子设备，如移动式电话已广泛使用，并且要求进一步降低电子设备的尺寸和重量并实现它们更长的寿命。因此，已作为用于电子设备的电源开发了能够提供高能量密度的小型且轻重量的二次电池。
二次电池的应用不局限于如上所述的电子设备，并且还考虑将二次电池应用于各种其它应用。这些其它应用的实例可以包括：可连接且可拆卸地安装在例如电子设备上的电池组；电动车辆，如电动汽车；电力存储系统，如家庭电力服务器；和电动工具，如电钻。
二次电池包括正极、负极和电解液。电解液的配置对电池特性具有较大影响。因此，已对电解液的配置进行了各种研究。
更具体地，为了在宽温度范围内改善电化学特性，电解液包括羧酸酯(例如，参考PTL 1)。
引用列表
专利文献
PTL 1：国际公开号WO 2011/034067
发明内容
技术问题
结合包括二次电池的电子设备以及其它设备的更高性能和更多功能性，电子设备和其它设备是更常使用的，并且其使用环境在扩大。为此，二次电池的电池特性仍存在改善空间。
因此，期望提供二次电池用电解液(secondary battery-use electrolyticsolution)、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备，它们中的每一个使得可以实现优良的电池特性。
问题的解决方案
根据本公开内容的实施方式，提供了用于二次电池的非水电解质，其包括：
极性非质子溶剂(polar aprotic solvent)；
碱金属盐；和
至少一种添加剂，其中所述添加剂为选自具有通式I的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930000021
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)；或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、烯基、芳基、杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中Z1和Z2可以是相等的(相同的)或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的或不同的。
根据本公开内容的实施方式，提供了用于二次电池的非水电解质，其包括：
极性非质子溶剂；
碱金属盐；和
至少一种添加剂，其中所述添加剂为选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930000031
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
但是其中R1、R2各自不是卤代烷基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
根据本公开内容的实施方式，提供了根据本公开内容的非水电解质在下述中的用途：
电化学装置，
诸如，但不限于，二次电池、超级电容器(super capacitor)，
电气装置，
诸如，但不限于，电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、电子设备。
根据本公开内容的实施方式，提供了二次电池，其包括：
正极，
负极，和
根据本公开内容的非水电解质，其中所述二次电池具体地为二次Li离子电池。
根据本公开内容的实施方式，提供了包括根据本发明的二次电池的电气装置。
已通过一般介绍的方式提供了上述段落，并且上述段落不意欲限制所附权利要求的范围。通过参考结合附图所进行的以下详细说明，将最好地理解所述实施方式以及其它优势。
根据本公开内容的实施方式，提供了二次电池用电解液，其包括由以下式(1)所表示的氰基化合物(cyano compound)。
[化学式1]
Figure BDA0002221891930000051
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是氰基、一价链烃氰基(monovalentchain hydrocarbon cyano group)和一价卤代链烃氰基之一，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
根据本公开内容的实施方式，提供了二次电池，其包括：正极；负极；和电解液，并且所述电解液具有类似于根据本公开内容实施方式的上述二次电池用电解液的配置。
根据本公开内容的各个实施方式，提供了各自包括二次电池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备，并且所述二次电池具有类似于根据本公开内容实施方式的上述二次电池的构造。
在本文中，如上所述的“一价链烃氰基”是其中将一个或多个氰基引入一价链烃基中的基团的总称。换言之，一价链烃氰基是其中一价链烃基中的一个或多个氢基被一个或多个氰基取代的基团。应注意未具体限制其中将一个或多个氰基引入一价链烃基中的位置。
本文所述的“一价链烃基”是包括碳(C)和氢(H)的一价链基的总称，并且可以是直链基团或者具有一个或多个侧链的支链基团。所述一价链烃基可以包括一个或多个碳-碳不饱和键，或者可以不包括碳-碳不饱和键。应注意所述碳-碳不饱和键的非限制性实例可以包括碳-碳双键(>C＝C<)和碳-碳三键(-C≡C-)。
此外，如上所述的“一价卤代链烃氰基”是其中上述一价链烃氰基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。所述卤素基团可以具有一种或者具有两种或更多种。
根据本公开内容的各个实施方式的二次电池用电解液和二次电池，所述电解液包括上述氰基化合物，其使得可以实现优良的电池特性。此外，在本公开内容的各个实施方式所述的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备中的每一个中，类似的效果是可实现的。
注意，本文所述的效果是非限制性的。通过本公开内容所实现的效果可以是本公开内容中所述的一种或多种效果。
应理解上述一般说明以及以下详细说明两者均是示例性的，并且提供它们以对如所要求保护的技术提供进一步解释。
附图说明
包括附图以提供对技术的进一步理解，并且在本说明书中引入附图且附图构成了本说明书的一部分。附图显示了说明性实施方式，并且与说明书一起用于解释技术的各种原理。
[图1]图1是显示使用本公开内容实施方式的非水电解质的(圆柱型)二次电池的构造的横截面图。
[图2]图2是显示图1中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的横截面图。
[图3]图3是显示使用本公开内容实施方式的非水电解液的另一种(层压膜型)二次电池的构造的透视图。
[图4]图4是沿图3中所示的IV-IV线所截取的螺旋卷绕电极体的横截面图。
[图5]图5是显示所述二次电池的应用实例(电池组)的构造的框图。例如，所述电池组可以包括位于壳体60中的控制部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、温度检测装置69、电流检测电阻70、正极端子71和负极端子72。壳体60可以例如由塑料材料等制成。
[图6]图6是显示所述二次电池的应用实例(电动车辆)的构造的框图。例如，所述电动车辆可以包括位于由金属制成的壳体73中的控制部74、发动机75、电源76、驱动电动机77、差速器78、发电机79、变速器80、离合器81、逆变器82和83以及各种传感器84。除此之外，所述电动车辆可以包括例如连接至差速器78和变速器80的前驱动轴85和前轮轮胎86、后驱动轴87和后轮轮胎88。
[图7]图7是显示所述二次电池的应用实例(电力存储系统)的构造的框图。例如，所述电力存储系统可以包括位于房屋89，如一般住宅和商业建筑内部的控制部90、电源91、智能仪表92和电力枢纽(电源集线器，power hub)93。
[图8]图8是显示所述二次电池的应用实例(电动工具)的构造的框图。例如，所述电动工具可以是电钻，并且可以包括位于由塑料材料等制成的工具主体98中的控制部99和电源100。例如，作为可移动部的钻头部101可以以可操作(可旋转)方式附接至工具主体98。
[图9]图9是显示本公开内容的实施方式的(圆柱型)二次电池的构造的横截面图。
[图10]图10是显示图9中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的横截面图。
[图11]图11是显示本公开内容的实施方式的(层压膜型)二次电池的构造的透视图。
[图12]图12是沿图11中所示的IV-IV线所截取的螺旋卷绕电极体的横截面图。
[图13]图13是所述二次电池的应用实例(电池组：单电池)的构造的透视图。
[图14]图14是显示图13中所示的电池组的构造的框图。
[图15]图15是显示所述二次电池的应用实例(电池组：组装电池)的构造的框图。
[图16]图16是显示所述二次电池的应用实例(电动车辆)的构造的框图。
[图17]图17是显示所述二次电池的应用实例(电力存储系统)的构造的框图。
[图18]图18是显示所述二次电池的应用实例(电动工具)的构造的框图。
具体实施方式
如以上所讨论的，本公开内容提供了非水电解质，具体地用于二次电池的非水电解质，并且更具体地用于二次Li离子电池的非水电解质。
根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括：
极性非质子溶剂；
碱金属盐；和
至少一种添加剂，
其中所述添加剂为选自具有通式I的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930000081
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)；或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中Z1和Z2可以是相等的或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000082
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中Z1、Z2不是烷氧基、芳氧基、杂芳氧基或卤代芳氧基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中Z1和Z2可以是相等的或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000091
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中Z1和Z2可以是相等的或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000101
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中Z1、Z2不是烷氧基、芳氧基、杂芳氧基或卤代芳氧基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中Z1和Z2可以是相等的或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000111
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或F)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000112
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1、R2不含一个或多个含Si取代基；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或F)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000121
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1和R2不一起形成环状化合物；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000131
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1、R2不含一个或多个含Si取代基；和
其中R1和R2不一起形成环状化合物；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或F)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000132
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；和
其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000141
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1、R2不含一个或多个含Si取代基；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或F)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；和
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000151
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1和R2不一起形成环状化合物；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000152
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R1、R2不含一个或多个含Si取代基；和
其中R1和R2不一起形成环状化合物，
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
式I-I的优选实施方式：
在优选的实施方式中，所述至少一种添加剂是具有通式I-I的一种或多种化合物，其选自：
2-甲基丙二酸二甲酯
Figure BDA0002221891930000161
氟丙二酸二甲酯
Figure BDA0002221891930000162
2,2-二氟丙二酸二甲酯
Figure BDA0002221891930000163
2-氟丙二酸二异丙酯
Figure BDA0002221891930000171
2-氟丙二酸二叔丁酯
Figure BDA0002221891930000172
双(2,2,2-三氟乙基)2-甲基丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000173
二甲基2-(三氟甲基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000174
二甲基2,2-双(三氟甲基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000175
2-甲基丙二酸二乙酯
Figure BDA0002221891930000176
双(2,2,2-三氟乙基)2,2-二氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000177
二甲基2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000181
双[2,2,2-三氟乙基]2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000182
1-苯基3-(三氟甲基)2-甲基丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000183
1-甲基3-苯基2-(三氟甲基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000184
1-甲基3-苯基2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000185
2,2-二甲基丙二酸二甲酯
Figure BDA0002221891930000186
二异丙基2-氟-2-甲基丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000191
2,2-二甲基丙二酸二乙酯
Figure BDA0002221891930000192
二乙基2-(2,6-二甲基吡啶-4-基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000193
2-苯基丙二酸二乙酯
Figure BDA0002221891930000194
二乙基2-(全氟苯基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000195
双(2,2,2-三氟乙基)2-(4-(三氟甲基)苯基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000201
双(2,2,2-三氟乙基)2-(2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000202
二乙基2-(全氟吡啶-4-基)丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000203
在其它优选的实施方式中，所述至少一种添加剂是具有通式I-I的一种或多种化合物，其选自：
氟丙二酸二甲酯
Figure BDA0002221891930000204
氟丙二酸二乙酯
Figure BDA0002221891930000205
二甲基2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000211
双[2,2,2-三氟乙基]2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000212
双[4,4,4,3,3,-五氟丁基]2-氟丙二酸酯
Figure BDA0002221891930000213
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-II的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000214
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，所述至少一种添加剂是具有通式I-II的一种或多种化合物，其选自：
3-甲基戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000221
1,1,1-三氟-3-甲基戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000222
1,1,1,5,5,5-六氟-3-甲基戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000223
1,1,1-三氟-3-甲基己烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000224
1,1,1,5,5,6,6,6-八氟己烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000231
4-甲基庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000232
4,4,4-三氟-2-甲基-1-苯基丁烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000233
2-甲基-1,3-二苯基丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000234
1,3-二苯基-2-(三氟甲基)丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000235
1,3-双(2-氟苯基)-2-甲基丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000236
4,4,4-三氟-2-甲基-1-(噻吩-2-基)丁烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000241
6,6,7,7,8,8,8-七氟-2,2,4-三甲基辛烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000242
4,6,6,7,7,8,8,8-八氟-2,2-二甲基辛烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000243
3-氟戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000244
3-(三氟甲基)戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000245
1,1,1,3-四氟戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000246
1,1,1,3,5,5,5-七氟戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000251
1,1,1,3,5,5,6,6,6-九氟己烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000252
4-氟庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000253
1,1,1,3-四氟戊烷-2,4-二酮
Figure BDA0002221891930000254
2,4,4,4-四氟-1-(噻吩-2-基)丁烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000255
2,4,4,4-四氟-1-苯基丁烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000256
2-氟-1,3-二苯基丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000261
1,3-二苯基-2-(三氟甲基)丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000262
2-氟-1,3-双(2-氟苯基)丙烷-1,3-二酮
Figure BDA0002221891930000263
4-(4-(三氟甲基)苯基)庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000264
4-(全氟苯基)庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000265
4-(2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基)庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000271
4-(全氟吡啶-4-基)庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000272
4-苯基庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000273
4-(2,6-二甲基吡啶-4-基)庚烷-3,5-二酮
Figure BDA0002221891930000274
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-III的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000281
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，所述至少一种添加剂是具有通式I-III的一种或多种化合物，其选自：
甲基2-氟-3-氧代丁酸酯(2-氟-3-氧代丁酸甲酯，methyl2-fluoro-3-oxobutanoate)
Figure BDA0002221891930000282
甲基3-氧代-2-(三氟甲基)丁酸酯
Figure BDA0002221891930000291
三氟甲基2-氟-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000292
三氟甲基2,4,4,4-四氟-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000293
苯基2-氟-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000294
4-氟苯基2-氟-3-氧代丙酸酯
Figure BDA0002221891930000295
甲基2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000296
乙基2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000301
三氟甲基2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000302
三氟甲基4,4,4-三氟-2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000303
苯基2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000304
4-氟苯基2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000305
三氟甲基3-氧代-2-(三氟甲基)丁酸酯
Figure BDA0002221891930000306
苯基3-氧代-2-(三氟甲基)丁酸酯
Figure BDA0002221891930000311
4-氟苯基3-氧代-2-(三氟甲基)丁酸酯
Figure BDA0002221891930000312
苯基4,4,4-三氟-2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000313
4-氟苯基4,4,4-三氟-2-甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000314
三氟甲基2,2-二甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000315
甲基2,2-二甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000316
甲基4,4,4-三氟-2,2-二甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000321
三氟甲基4,4,4-三氟-2,2-二甲基-3-氧代丁酸酯
Figure BDA0002221891930000322
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000323
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000331
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000341
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
但是其中R1、R2各自不是卤代烷基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，根据本公开内容的用于二次电池的至少一种非水电解质包括至少一种添加剂，所述添加剂是选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物，
Figure BDA0002221891930000351
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
但是其中R1、R2各自不是卤代烷基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
在一个实施方式中，所述至少一种添加剂是具有通式I-IV的一种或多种化合物，其选自：
甲基4-氰基-2-氟丁酸酯
Figure BDA0002221891930000352
甲基4-氰基-2,2-二氟丁酸酯
Figure BDA0002221891930000361
甲基2-氟戊-4-烯酸酯(methyl 2-fluoropent-4-enoate)
Figure BDA0002221891930000362
甲基2,2-二氟戊-4-烯酸酯(methyl 2,2-difluoropent-4-enoate)
Figure BDA0002221891930000363
甲基2-氟-3-苯基丙酸酯
Figure BDA0002221891930000364
2-氟己酸甲酯
Figure BDA0002221891930000365
甲基2,3,3,3-四氟丙酸酯
Figure BDA0002221891930000366
甲基2,3,3,4,4,4-六氟丁酸酯
Figure BDA0002221891930000371
可以通过氟原子的数目和通过含氟取代基的位置来控制所述添加剂的氧化还原稳定性。可以通过调节最高占有分子轨道(highest occupied molecular orbital)(HOMO)或者最低空分子轨道(lowest unoccupied molecular orbital)(LUMO)能量能来实现优选的氧化还原反应位点，即在正极氧化或在负极还原。此外，可以通过引入极性取代基来实现所述添加剂在碳酸酯电解质中的优良溶解度。
根据本公开内容的添加剂需要符合几个要求，例如，正极处的氧化分解应比电解质中极性非质子溶剂的那些更低正性(less positive)，负极处的还原组成应高于电解质中极性非质子溶剂的那些，并且应发生快速且不可逆的氧化还原反应，从而在第一次充电期间已形成均一、薄且致密的SEI。此外，反应基团应存在于分子核心或者侧向取代基处，以允许在正极寡聚或聚合为薄膜。此外，添加剂应在电解质溶液中具有优良的溶解度。
在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I的化合物的至少一种化合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.01至2wt％之间，优选地在0.01至1.8wt％之间，并且更优选地在0.1至1.6wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I-II的化合物的至少一种化合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I-III的化合物的至少一种化合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间，所述添加剂是选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物。
在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自如上所述的具有通式I-I、I-II、I-III和I-IV的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-II的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-III的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-IV的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-II和I-III的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-II和I-IV的化合物的化合物的混合物。在一个实施方式中，所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-III和I-IV的化合物的化合物的混合物。
在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自如上所述的具有通式I-I、I-II、I-III和I-IV的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-II的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-II的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.01至2wt％之间，优选地在0.01至1.8wt％之间，并且更优选地在0.1至1.6wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-III的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-III的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.01至2wt％之间，优选地在0.01至1.8wt％之间，并且更优选地在0.1至1.6wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-IV的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I和I-IV的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.01至2wt％之间，优选地在0.01至1.8wt％之间，并且更优选地在0.1至1.6wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-II和I-III的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-II和I-IV的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。在一个实施方式中，所述非水电解质中所述至少一种添加剂为选自具有通式I-III和I-IV的化合物的化合物的混合物，其中所述非水电解质中这些添加剂的总量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。
根据本公开内容的添加剂提供了在存在所述添加剂时，电池的充电/放电容量和库仑效率的改善。其它优势为通过使用根据本公开内容的至少一种添加剂或者添加剂的混合物，电解质稳定性的增强，电池-寿命的增加，电池功率密度保持的提高，通过以高充电电压循环的电池容量保持的提高，在存储期间在完全充电状态下电池电压保持的提高。另外，由于存储期间电池膨胀减小，因此降低了最坏情况(abuse cases)的风险。
在一个实施方式中，所述极性非质子溶剂优选地选自
一种或多种环酯碳酸酯(环状碳酸酯，cyclic ester carbonate)，
诸如，但不限于，碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)，
一种或多种链酯碳酸酯(链状碳酸酯，chain ester carbonate)，
诸如，但不限于，碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸甲丙酯(MPC)，
一种或多种内酯，
诸如，但不限于，γ-丁内酯和γ-戊内酯，
一种或多种链羧酸酯(chain carboxylic ester)，
诸如，但不限于，乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯，
一种或多种腈，
诸如，但不限于，乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈，
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、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N'-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯和二甲亚砜
和其它极性非质子溶剂。
除这之外，非水溶剂可以是一种或多种不饱和环酯碳酸酯(环状碳酸酯)，因为由此在充电和放电时在电极表面上形成了稳定的保护膜，并因此抑制了电解液的分解反应。
所述非水电解质的碱金属盐可以含有例如一种或多种盐，如锂盐。然而，所述电解质盐可以含有例如除锂盐之外的盐。“除锂盐之外的盐”的实例可以包括除锂盐之外的轻金属盐。
在一个实施方式中，所述碱金属盐是一种或多种锂盐(Li盐)。
所述锂盐的实例可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲烷磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)。然而，所述锂盐的具体实例不局限于如上所述的化合物。
在一个实施方式中，所述非水电解质包括至少一种其它添加剂或化合物，诸如，但不限于，一种或多种碳酸酯和一种或多种腈，
优选地至少一种其它添加剂或化合物，诸如，但不限于，环状碳酸酯和腈，
更优选地，至少一种其它添加剂或化合物，诸如，但不限于，
碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(氟代碳酸乙烯酯，fluoroethylene carbonate)(FEC)、碳酸三氟甲基亚乙酯(三氟甲基碳酸乙烯酯，trifluoromethylethylene carbonate)，
乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈、己二酸二腈、癸二酸二腈、丙二酸二腈(malonic dinitrile)和丁二腈。
在一个实施方式中，根据本公开内容的非水电解质是液体或聚合物-凝胶电解质。
如以上所讨论的，本公开内容提供了所述非水电解质在电化学装置，诸如，但不限于，二次电池(如二次Li离子电池)、超级电容器中的用途。
如以上所讨论的，本公开内容提供了所述非水电解质在电气装置，
诸如，但不限于，电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、电子设备中的用途。
如以上所讨论的，本公开内容提供了二次电池。
根据本公开内容的二次电池包括：
正极，
负极，和
根据本公开内容的非水电解质。
在一个实施方式中，根据本公开内容的二次电池是二次Li离子电池。
在一个实施方式中，所述正极是嵌入型正极(插入型正极，intercalation typecathode)，其包括能够可逆嵌入和脱嵌(脱出，提取，extranting)Li离子的一种或多种类型的活性正极材料(活性正极物质)，
优选地，包括一种或多种层状、尖晶石或橄榄石结构类型的过渡金属氧化物，诸如，但不限于，选自Co、Ni、Mn、V、Fe以及它们的组合的一种或多种金属。
所述正极材料可以优选地为含锂化合物，因为由此获得了高能量密度。所述含锂化合物的实例可以包括锂-过渡金属复合氧化物和锂-过渡金属-磷酸盐化合物。所述锂-过渡金属复合氧化物为含有锂和一种或多种过渡金属元素作为组成元素的氧化物。所述锂-过渡金属-磷酸盐化合物为含有锂和一种或多种过渡金属元素作为组成元素的磷酸盐化合物。具体地，所述过渡金属元素可以优选地为钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)等中的一种或多种，因为由此获得了更高的电压。其化学式可以例如通过LixM1O2或者通过LiyM2PO4表示。在所述式中，M1和M2代表一种或多种过渡金属元素。x和y的值根据充电和放电状态而变化，但是通常可以在0.05≦x≦1.10和0.05≦y≦1.10的范围内。
所述锂-过渡金属复合氧化物的实例可以包括LiCoO2、LiNiO2和由下式所表示的锂-镍-基复合氧化物：
LiNi1-zMzO2。
所述锂-过渡金属-磷酸盐化合物的具体实例可以包括LiFePO4和LiFe1-uMnuPO4(u<1)，因为由此获得了高电池容量并且还获得了优良的循环特性。
(M是钴、锰、铁、铝、钒(V)、锡(Sn)、镁(Mg)、钛(Ti)、锶(Sr)、钙(Ca)、锆(Zr)、钼(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、镱(Yb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钡(Ba)、硼(B)、铬(Cr)、硅(Si)、镓(Ga)、磷(P)、锑(Sb)和铌(Nb)中的一种或多种。z满足0.005<z<0.5。)
在一个实施方式中，所述负极为嵌入型负极(嵌入型负极，intercalation typeanode)，其包括能够可逆嵌入和脱嵌Li离子的一种或多种类型的活性负极材料，
诸如，但不限于，可石墨化碳、非可石墨化碳、石墨、Li-金属、Si、Si氧化物、Si合金、Sn、Sn氧化物、LiTi2O5、Sn合金。
所述碳材料的实例可以包括可石墨化碳、非可石墨化碳和石墨。然而，所述非可石墨化碳中(002)平面的间隔可以优选地等于或大于0.37nm，并且石墨中(002)平面的间隔可以优选地等于或小于0.34nm。更具体地，所述碳材料的实例可以包括热解碳、焦炭、玻璃碳纤维、有机聚合物化合物烧成体、活性碳和炭黑。所述焦炭的实例可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。通过使聚合物化合物，如酚醛树脂和呋喃树脂在适当的温度烧成(碳化)获得所述有机聚合物化合物烧成体。除此之外，所述碳材料可以是在约1000℃或更低的温度下热处理的低结晶碳，或者可以是无定形碳。应注意所述碳材料的形状可以是纤维状、球状、颗粒状和鳞片状中的任一种。
此外，所述负极材料可以是例如含有一种或多种金属元素和类金属元素作为组成元素的材料(金属类材料)，因为由此实现了高能量密度。
所述金属类材料可以是单质、合金或化合物，可以是其两种或更多种，或者可以具有在其部分或全部中的其一种或多种相。除了由两种或更多种金属元素构成的材料之外，“合金”包括含有一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的材料。此外，所述“合金”可以含有非金属元素。其结构的实例可以包括固溶体、低共熔晶体(低共熔混合物)、金属间化合物和其中其两种或更多种共存的结构。
上述金属元素和上述类金属元素的实例可以包括能够与锂形成合金的一种或多种金属元素和类金属元素。其具体实例可以包括镁、硼、铝、镓、铟(In)、硅、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)和铂(Pt)。
具体地，硅、锡或两者可以是优选的，因为硅和锡具有优良的嵌入和脱嵌(脱出，提取，extracting)锂的能力，并因此实现了高能量密度。
含有硅、锡或两者作为组成元素的材料可以是硅的单质、合金以及化合物中的任一种，可以是锡的单质、合金以及化合物中的任一种，可以是其两种或更多种，或者可以具有在其部分或全部中的其一种或多种相。应注意本文所述的“单质”仅表示一般含义的单质(其中可以含有少量杂质)，并且不必需指纯度100％的单质。
硅的合金可以含有例如一种或多种元素，如锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬作为除硅之外的组成元素。硅的化合物可以含有例如碳(C)、氧(O)等中的一种或多种作为除Si之外的组成元素。应注意硅的化合物可以含有例如对于硅的合金所描述的一系列元素中的一种或多种作为除硅之外的组成元素。
硅的合金和硅的化合物的具体实例可以包括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)和LiSiO。SiOv中的v可以在0.2<v<1.4的范围内。
锡的合金可以含有例如一种或多种元素，如硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬作为除锡之外的组成元素。锡的化合物可以含有例如一种或多种元素，如碳和氧作为除锡之外的组成元素。应注意锡的化合物可以含有例如对于锡的合金所描述的一系列元素中的一种或多种作为除锡之外的组成元素。
图1和图2各自显示了本申请的实施方式的二次电池(具体地，圆柱型电池)的横截面构造。图2显示了图1中所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。
本文作为实施方式所述的二次电池是锂二次电池(锂离子二次电池)，其中通过作为电极反应物的锂的嵌脱获得了负极22的容量。
二次电池可以是例如所谓的圆柱型二次电池。二次电池可以在以基本中空圆柱体形状的电池壳11内部容纳一对绝缘板12和13和螺旋卷绕电极体20。在螺旋卷绕电极体20中，例如，正极21和负极22与之间的隔膜23一起层压并螺旋卷绕。
电池壳11可以具有中空结构，其中电池壳11的一端封闭，而电池壳11的另一端打开。电池壳11可以由例如铁(Fe)、铝(Al)、其合金等制成。电池壳11的表面可以镀有镍(Ni)等。该对绝缘板12和13被布置成将螺旋卷绕电极体20夹在之间，并且垂直延伸至螺旋卷绕电极体20的螺旋卷绕周面。
在电池壳11的开口端，通过用垫圈17嵌塞(锻压，swage)来附接电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置(PTC装置)16。由此，密闭地密封电池壳11。电池盖14可以例如由类似于电池壳11的材料制成。安全阀机构15和PTC装置16设置在电池盖14内部。安全阀机构15通过PTC装置16电连接至电池盖14。在安全阀机构15中，在其中内部压力由于内部短路、外部加热等而变为特定水平或更高的情况下，盘状板(disk plate)15A反转以切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。PTC装置16防止由大电流所导致的异常热产生。随着温度升高，PTC装置16的电阻相应增加。垫圈17可以例如由绝缘材料制成。垫圈17的表面可以涂覆有沥青。
在螺旋卷绕电极体20的中心，例如，可以插入中心销24。然而，可以不在螺旋卷绕电极体20的中心插入中心销24。例如，由导电材料如铝制成的正极引线25可以连接至正极21。例如，由导电材料如镍制成的负极引线26可以连接至负极22。例如，正极引线25可以通过焊接等附接至安全阀机构15，并且可以电连接至电池盖14。例如，负极引线26可以通过焊接等附接至电池壳11，并且可以电连接至电池壳11。
正极21具有在正极集电体21A的单个表面或两个表面上的正极活性材料层21B。正极集电体21A可以例如由导电材料，如铝、镍或不锈钢制成。正极活性材料层21B含有能够嵌入和脱嵌锂的一种或多种正极材料作为正极活性材料。应注意正极活性材料层21B还可以含有一种或多种其它材料，如正极粘结剂和正极导电剂(正极导电体，cathode electricconductor)。
负极22具有在负极集电体22A的单个表面或两个表面上的负极活性材料层22B。
图3显示了本申请的实施方式的另一个二次电池的分解透视构造。图4显示了沿图3中所示的螺旋卷绕电极体30的IV-IV线所截取的放大的横截面。在以下说明中，将在适当情况下使用如上所述的圆柱型二次电池的元件(要素)。
本文所述的二次电池是所谓的层压膜型锂离子二次电池。二次电池在膜状外包装件40中容纳螺旋卷绕电极体30。在螺旋卷绕电极体30中，正极33和负极34与之间的隔膜35和电解质层36一起层压并螺旋卷绕。正极引线31附接至正极33，并且负极引线32附接至负极34。通过保护带37保护螺旋卷绕电极体30的最外周部。
正极引线31和负极引线32可以例如以相同方向从外包装件40的内部向外部引出。正极引线31可以例如由导电材料，如铝制成，并且负极引线32可以例如由导电材料，如铜、镍和不锈钢制成。这些导电材料可以处于例如薄板或网目的形状。
外包装件40可以是其中例如熔合层(fusion bonding layer)、金属层和表面保护层以该顺序层压的层压膜。在层压膜中，使两个膜状熔合层的外缘熔合使得熔合层与螺旋卷绕电极体30相对。然而，两个膜可以通过粘合剂等彼此结合。熔合层的实例可以包括由聚乙烯、聚丙烯等中的一种或多种制成的膜。金属层的实例可以包括铝箔。表面保护层的实例可以包括由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯等中的一种或多种制成的膜。
具体地，外包装件40可以优选地为其中聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜以该顺序层压的铝层压膜。然而，外包装件40可以是具有其它层压结构的层压膜、如聚丙烯的聚合物膜、或者金属膜。
例如，可以将防止外部空气侵入的封闭附接膜(close-attachment film)41插入到外包装件40和正极引线31之间以及外包装件40和负极引线32之间。封闭附接膜41由相对于正极引线31和负极引线32具有封闭附接特性的材料制成。具有封闭附接特性的材料的实例可以包括聚烯烃树脂，其可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯中的一种或多种。
正极33可以具有例如在正极集电体33A的一个表面或两个表面上的正极活性材料层33B。负极34可以具有例如在负极集电体34A的一个表面或两个表面上的负极活性材料层34B。正极集电体33A、正极活性材料层33B、负极集电体34A和负极活性材料层34B的构造分别类似于正极集电体21A、正极活性材料层21B、负极集电体22A和负极活性材料层22B的构造。隔膜35的构造可以例如类似于隔膜23的构造。
电解质层36包括电解液和聚合物化合物，并且通过聚合物化合物保持电解液。电解质层36是所谓的凝胶电解质，因为由此，获得了高离子导电率(例如，在室温下为1mS/cm或更大)并且防止了电解液的液体渗漏。电解质层36还可以根据需要含有其它材料，如添加剂。
聚合物化合物可以包括例如聚丙烯腈、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、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物等中的一种或多种。具体地，聚偏二氟乙烯或者偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物可以是优选的，并且聚偏二氟乙烯可以是更优选的，因为这些聚合物化合物是电化学稳定的。
例如，电解液的配置可以类似于圆柱型二次电池的电解液的配置。然而，在作为凝胶电解质的电解质层36中，电解液的溶剂是指宽泛的概念，其不仅包括液体溶剂，而且还包括能够解离电解质盐的具有离子导电性的材料。因此，在其中使用具有离子导电性的聚合物化合物的情况下，聚合物化合物也包括在溶剂中。
应注意可以使用电解液，因为它代替凝胶电解质层36。在这种情况下，用电解液浸渍螺旋卷绕电极体30。
如以上所讨论的，本公开内容提供了包括本公开内容的二次电池的电气装置。
所述电气装置是电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具或者电子设备。
图5是显示电池组的框图。
图6是显示电动车辆的框图。
图7是显示电力存储系统的框图。
图8是显示电动工具的框图。
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的一些实施方式。应注意以下列顺序进行描述。
1.二次电池用电解液
1-1.配置
1-2.生产方法
1-3.作用和效果
2.二次电池(锂离子二次电池)
2-1.圆柱型
2-2.层压膜型
3.二次电池(锂金属二次电池)
4.二次电池的应用
4-1.电池组(单电池)
4-2.电池组(组装电池)
4-3.电动车辆
4-4.电力存储系统
4-5.电动工具
<1.二次电池用电解液>
首先，描述了根据本公开内容的实施方式的二次电池用电解液(在下文中简称为“电解液”)。
本文所述的电解液主要用于二次电池。未具体限制二次电池的种类，但是二次电池的非限制性实例可以包括锂离子二次电池和使用锂作为电极反应物的锂金属二次电池。“电极反应物”是参与电极反应(充电-放电反应)的材料。应注意随后详细描述了锂离子二次电池和锂金属二次电池中的每一种。
<1-1.配置>
首先，描述了电解液的配置。
(氰基化合物)
电解液包括氰基化合物。氰基化合物包括由以下式(1)所表示的一种或多种化合物。
[化学式2]
Figure BDA0002221891930000481
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是氰基、一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
如可以从式(1)看到的，本文所述的氰基化合物是包括酯键(R1-O-C(＝O)-)、卤素基团(-X1)以及氰基和含氰基基团(-R2)之一的化合物。
电解液包括氰基化合物，其改善了电解液的化学稳定性，由此抑制电解液的分解反应。这抑制了由于电解液的分解反应所造成的气体的产生并且抑制了电阻的升高，由此改善了使用电解液的二次电池的电池特性。在这种情况下，即使具体地在有害环境(hostile environment)如高温环境中使用二次电池(充电和放电)并且在有害环境中储存二次电池，也将充分抑制电解液的分解反应。
氰基化合物配置的详细信息如下所述。
(R1)
R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，如上所述。
(一价烃基)
“一价烃基”是包括碳和氢的一价基团的总称，并且可以是直链基团、具有一个或多个侧链的支链基团和具有一个或多个环的环基团、或者包括其两种或更多种的基团之一。一价烃基可以包括一个或多个碳-碳不饱和键，或者可以不包括碳-碳不饱和键。碳-碳不饱和键的非限制性实例可以包括碳-碳双键和碳-碳三键。
一价烃基的具体但非限制性实例可以包括烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基和结合基团(binding group)。
“结合基团”可以是其中烷基、烯基、炔基、环烷基和芳基中的两种或更多种彼此结合的一价基团。所述结合基团的非限制性实例可以包括其中烷基和烯基彼此结合的一价基团，其中烷基和炔基彼此结合的一价基团，其中烯基和炔基彼此结合的一价基团，其中烷基和环烷基彼此结合的一价基团，其中烷基和芳基彼此结合的一价基团和其中环烷基和芳基彼此结合的一价基团。
未具体限制烷基的种类；然而，烷基的非限制性实例可以包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
未具体限制烯基的种类；然而，烯基的非限制性实例可以包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基和癸烯基。
未具体限制炔基的种类；然而，炔基的非限制性实例可以包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、辛炔基、壬炔基和癸炔基。
未具体限制环烷基的种类；然而，环烷基的非限制性实例可以包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环癸基。
未具体限制芳基的种类；然而，芳基的非限制性实例可以包括苯基和萘基。
未具体限制烷基中碳的数目，但是可以例如为1至4。未具体限制烯基和炔基的每一个中的碳的数目，但是可以例如为2至4。未具体限制环烷基和芳基的每一个中的碳的数目，但是可以例如为6至10。这改善了氰基化合物的溶解度、相容性及其它性质。
未具体限制结合基团的种类；然而，结合基团的非限制性实例可以包括苯甲基。
(一价卤代烃基)
“一价卤代烃基”是其中上述一价烃基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。包含在一价卤代烃基中的卤素基团可以例如是氟基、氯基、溴基和碘基中的一种或多种。
具体地，包含在一价卤代烃基中的卤素基团可以优选地为氟基，其进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制了电解液的分解反应。
(优选的R1)
具体地，R1可以优选地为烷基。烷基中碳的数目可以例如如上所述，其进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制了电解液的分解反应。
(R2)
R2是氰基、一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，如上所述。本文所述的一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基中的每一个是如上所述的“含氰基基团”。
(一价链烃氰基)
如上所述，“一价链烃氰基”是其中将一个或多个氰基引入一价链烃基中的基团的总称。换言之，一价链烃氰基是其中一价链烃基中的一个或多个氢基被一个或多个氰基取代的基团。应注意未具体限制其中一个或多个氰基引入一价链烃基的位置，并且可以将一个或多个氰基引入一价链烃基的中间位点(位置)或者一价链烃基的末端之一或两者。
如上所述，本文所述的“一价链烃基”是包括碳和氢的一价链基的总称，并且可以是直链基团或者具有一个或多个侧链的支链基团。一价链烃基可以包括一个或多个碳-碳不饱和键，或者可以不包括碳-碳不饱和键。碳-碳不饱和键的详细信息如上所述。
换言之，一价链烃基的非限制性实例可以包括烷基、烯基、炔基和链结合基团。烷基、烯基和炔基中每一个的详细信息如上所述。
“链结合基团”是其中烷基、烯基和炔基中的两种或更多种彼此结合的一价基团。链结合基团的非限制性实例可以包括其中烷基和烯基彼此结合的一价基团，其中烷基和炔基彼此结合的一价基团和其中烷基、烯基和炔基彼此结合的一价基团。
其中将一个或多个氰基引入烷基的基团的具体但非限制性实例可以包括其中将一个氰基引入甲基末端的基团，其中将一个氰基引入甲基的中间位点的基团，其中将一个氰基引入乙基末端的基团，其中将一个氰基引入乙基的中间位点(位置)的基团，其中将一个氰基引入丙基末端的基团，其中将一个氰基引入丙基的中间位点的基团，其中将一个氰基引入丁基末端的基团和其中将一个氰基引入丁基的中间位点的基团。在本文中，作为实例描述了其中所引入的氰基的数目为1的情况；然而，所引入的氰基的数目可以为两个或更多个。
其中将一个或多个氰基引入烯基的基团的非限制性实例可以包括其中将一个氰基引入乙烯基末端的基团，其中将一个氰基引入乙烯基的中间位点的基团，其中将一个氰基引入丙烯基末端的基团，其中将一个氰基引入丙烯基的中间的基团，其中将一个氰基引入丁烯基末端的基团和其中将一个氰基引入丁烯基的中间位点的基团。在本文中，作为实例描述了其中所引入的氰基的数目为1的情况；然而，所引入的氰基的数目可以为两个或更多个。
其中将一个或多个氰基引入炔基的基团的非限制性实例可以包括其中将一个氰基引入乙炔基末端的基团，其中将一个氰基引入乙炔基的中间位点的基团，其中将一个氰基引入丙炔基末端的基团，其中将一个氰基引入丙炔基的中间位点的基团，其中将一个氰基引入丁炔基末端的基团和其中将一个氰基引入丁炔基的中间位点的基团。在本文中，作为实例描述了其中所引入的氰基的数目为1的情况；然而，所引入的氰基的数目可以为两个或更多个。
烷基、烯基和炔基的每一个中碳的数目的详细信息可以例如如上所述。
其中将一个或多个氰基引入链结合基团的基团的非限制性实例可以包括其中将一个氰基引入其中乙烯基和乙炔基彼此结合的一价基团的末端的基团和其中将一个氰基引入其中乙烯基和乙炔基彼此结合的一价基团的中间的基团。在本文中，作为实例描述了其中所引入的氰基的数目为1的情况；然而，所引入的氰基的数目可以为两个或更多个。
(一价卤代链烃氰基)
如上所述，“一价卤代链烃氰基”是其中一价链烃氰基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。包括在一价卤代烃氰基中的卤素基团的详细信息可以类似于例如包括在上述一价卤代烃基中的卤素基团的详细信息。不用说包括在一价卤代烃氰基中的卤素基团可以优选地为氟基。
(优选的R2)
具体地，R2可以优选地为其中将一个或多个氰基引入烷基的基团，并且更优选地为其中将一个氰基引入烷基末端的基团，其抑制酯键和氰基之间所引起的相互作用。这进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制电解液的分解反应。
在这种情况下，未具体限制其中引入一个或多个氰基的烷基中的碳的数目。具体地，烷基中的碳的数目可以优选地尽可能大。具体地，烷基中的碳的数目可以优选地为3或更多，并且更优选地为4或更多。烷基中碳的数目越大，则酯键和氰基之间所引起的相互作用被越进一步抑制。这进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制电解液的分解反应。注意烷基中碳的数目可以优选地为5或更少，其保证了氰基化合物的溶解度、相容性及其它性质。
(X1)
如上所述，X1为卤素基团。卤素基团可以例如是氟基、氯基、溴基和碘基之一。
(优选的X1)
具体地，X1可以优选地为氟基，其进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制了电解液的分解反应。
(X2)
如上所述，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。卤素基团的详细信息类似于在X1的情况下所述的那些。此外，一价烃基和一价卤代烃基中的每一种的详细信息如上所述。
(优选的X2)
具体地，X2可以优选地为氢基，其进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制了电解液的分解反应。
(氰基化合物的具体实例)
未具体限制氰基化合物的种类；然而，氰基化合物的非限制性实例可以包括由以下式(1-1)至(1-18)所表示的各种化合物。
[化学式3]
Figure BDA0002221891930000531
[化学式4]
Figure BDA0002221891930000541
在本文中，如上所述，式(1)中的R1、R2、X1和X2可以分别优选地为烷基、其中将一个氰基引入烷基末端的基团、氟基和氢基。
为此，具体地，氰基化合物可以优选地为由式(1-2)至(1-5)所表示的各种化合物，更优选地为由式(1-4)和(1-5)所表示的各种化合物，并且还更优选地为由式(1-5)所表示的化合物，其进一步改善了电解液的化学稳定性，由此进一步抑制了电解液的分解反应。
(氰基化合物的含量)
未具体限制电解液中氰基化合物的含量；然而，电解液中氰基化合物的含量可以具体地优选地在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内。在这种情况下，氰基化合物的含量可以更优选地在包括两个端点的0.5wt％至5wt％的范围内。可替换地，氰基化合物的含量可以更优选地在包括两个端点的0.1wt％至3wt％的范围内，并且还更优选地在包括两个端点的0.1wt％至1wt％的范围内。在两个适当范围的基础上，氰基化合物的含量可以更优选地在包括两个端点的0.5wt％至3wt％的范围内，并且还更优选地在包括两个端点的0.5wt％至1wt％的范围内，其进一步改善了电解液的化学稳定性，同时保证了氰基化合物的溶解度、相容性及其它性质。
应注意在其中电解液包括两种或更多种氰基化合物的情况下，如上所述的“氰基化合物的含量”是氰基化合物的各个含量的总和。
(其它材料)
应注意电解液可以连同上述氰基化合物一起包括一种或多种其它材料。
(溶剂)
其它材料可以包括例如一种或多种溶剂，如非水溶剂(有机溶剂)。包括非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。
非水溶剂的非限制性实例可以包括碳酸酯、链羧酸酯、内酯和腈(一元腈(单腈，mononitrile))化合物，其使得可以实现高电池容量、优良的循环特性、优良的存储特性及其它特性。
碳酸酯可以包括例如环状碳酸酯和链状碳酸酯之一或两者。环状碳酸酯的具体但非限制性实例可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。链状碳酸酯的具体但非限制性实例可以包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯。链羧酸酯的具体但非限制性实例可以包括乙酸甲酯、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、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。内酯的具体但非限制性实例可以包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。腈化合物的具体但非限制性实例可以包括乙腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。
除如上所述的材料之外，非水溶剂的非限制性实例可以包括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、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N'-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯和二甲亚砜。这些溶剂使得可以实现类似的优势。
具体地，非水溶剂可以优选地包括碳酸酯。具体地，非水溶剂可以更优选地包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。这些材料使得可以实现高电池容量、优良的循环特性、优良的存储特性及其它特性。
更具体地，碳酸酯可以优选地包括环状碳酸酯和链状碳酸酯两者。在这种情况下，高粘度(高介电常数)溶剂(具有例如比介电常数ε≧30)如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯和低粘度溶剂(具有例如粘度≦1mPa·s)如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合可以是更优选的。所述组合使得电解质盐的解离性质和离子迁移率得到改善。
具体地，非水溶剂可以优选地包括不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺酸酯、酸酐、多价腈化合物、二异氰酸酯化合物和磷酸酯中的一种或多种，其改善了电解液的化学稳定性。
不饱和环状碳酸酯是具有一个或多个碳-碳不饱和键(碳-碳双键)的环状碳酸酯，并且可以例如是由以下式(2)至(4)所表示的各种化合物中的一种或多种。未具体限制非水溶剂中不饱和环状碳酸酯的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.01wt％至10wt％。
[化学式5]
Figure BDA0002221891930000561
其中R11和R12中的每一个是氢基和烷基之一，R13至R16中的每一个是氢基、烷基、乙烯基和烯丙基之一，R13至R16中的一个或多个是乙烯基和烯丙基之一，R17是由＝CR171R172所表示的基团，并且R171和R172中的每一个是氢基和烷基之一。
由式(2)所表示的化合物是碳酸亚乙烯酯类化合物。R11和R12可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。烷基的详细信息如上所述。碳酸亚乙烯酯类化合物的具体但非限制性实例可以包括碳酸亚乙烯酯(1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸甲基亚乙烯酯(4-甲基-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸乙基亚乙烯酯(4-乙基-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、4,5-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮和4,5-二乙基-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮。另外，碳酸亚乙烯酯类化合物的非限制性实例可以包括4-氟-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮和4-三氟甲基-1,3-间二氧杂环戊烯-2-酮。
由式(3)所表示的化合物是碳酸乙烯基亚乙酯类化合物。R13至R16可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。不用说R13至R16中的一些可以是相同种类的基团。碳酸乙烯基亚乙酯类化合物的具体但非限制性实例可以包括碳酸乙烯基亚乙酯(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-正丙基-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-酮和4,5-二乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮。
由式(4)所表示的化合物是碳酸亚甲基亚乙酯类化合物。R171和R172可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。碳酸亚甲基亚乙酯类化合物的具体但非限制性实例可以包括碳酸亚甲基亚乙酯(4-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮)、4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮和4,4-二乙基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮。
另外，不饱和环状碳酸酯可以是具有苯环的邻苯二酚碳酸酯(catecholcarbonate)。
卤代碳酸酯为包括一个或多个卤素作为组成元素的碳酸酯，并且其可以是例如由以下式(5)和(6)所表示的各种化合物之一或两者。未具体限制非水溶剂中卤代碳酸酯的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.01wt％至10wt％。
[化学式6]
Figure BDA0002221891930000571
其中R18至R21中的每一个是氢基、卤素基团、烷基和卤代烷基之一，R18至R21中的一个或多个是卤素基团和卤代烷基之一，R22至R27中的每一个是氢基、卤素基团、烷基和卤代烷基之一，并且R22至R27中的一个或多个是卤素基团和卤代烷基之一。
由式(5)所表示的化合物是环状卤代碳酸酯。R18至R21可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。不用说R18至R21中的一些可以是相同种类的基团。
未具体限制卤素基团的种类；然而，具体地，卤素基团可以优选地为氟基、氯基、溴基和碘基中的一种或多种，并且可以更优选地为氟基。应注意卤素基团的数目可以为一个或两个或更多个。
烷基的详细信息如上所述。卤代烷基是其中烷基中的一个或多个氢基被卤素基团取代(卤代)的基团。卤素基团的详细信息如上所述。
环状卤代碳酸酯的具体但非限制性实例可以包括由以下式(5-1)至(5-21)所表示的各种化合物，其包括几何异构体。具体地，例如，由式(5-1)所表示的4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和由式(5-3)所表示的4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮可以是优选的。应注意作为4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮，反式异构体可以比顺式异构体更优选，其易于获得并且使得可以实现更高的效果。
[化学式7]
Figure BDA0002221891930000581
由式(6)所表示的化合物是卤代链状碳酸酯。R22至R27可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。不用说R22至R27中的一些可以是相同种类的基团。
卤代链状碳酸酯的具体但非限制性实例可以包括碳酸氟甲基甲酯、碳酸双(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲酯。
磺酸酯的非限制性实例可以包括单磺酸酯和二磺酸酯。未具体限制非水溶剂中磺酸酯的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.01wt％至10wt％。
单磺酸酯可以是环状单磺酸酯或者链状单磺酸酯。环状单磺酸酯的具体但非限制性实例可以包括磺内酯，如1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺内酯。链状单磺酸酯的具体但非限制性实例可以包括其中在中间位点断开(切割，切断，cleave)环状单磺酸酯的化合物。
二磺酸酯可以是环状二磺酸酯或者链状二磺酸酯。环状二磺酸酯的具体但非限制性实例可以包括由式(7-1)至(7-3)所表示的各种化合物。链状二磺酸酯的具体但非限制性实例可以包括其中在中间位点断开环状二磺酸酯的化合物。
[化学式8]
Figure BDA0002221891930000591
酸酐的非限制性实例可以包括羧酸酐、二磺酸酐和羧酸-磺酸酐。未具体限制非水溶剂中酸酐的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.01wt％至10wt％。
羧酸酐的具体但非限制性实例可以包括琥珀酸酐、戊二酸酐和马来酸酐。二磺酸酐的具体但非限制性实例可以包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。羧酸-磺酸酐的具体但非限制性实例可以包括磺基苯甲酸酐(sulfobenzoic anhydride)、磺基丙酸酐和磺基丁酸酐。
多价腈化合物是具有两个或更多个氰基(-CN)的化合物。多价腈化合物的具体但非限制性实例可以包括由R28-(CN)n所表示的化合物，其中R28是n-价烃基。未具体限制非水溶剂中的多价腈化合物的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.01wt％至10wt％，并且可以优选地为包括两个端点的0.5wt％至5wt％。
n-价烃基可以是例如其中从烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳烃和结合化合物之一中去除n个数的氢基的基团。未具体限制烷烃的种类；然而，烷烃的非限制性实例可以包括甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。未具体限制烯烃的种类；然而，烯烃的非限制性实例可以包括乙烯(ethylene)(乙烯(ethene))、丙烯(propylene)(丙烯(propene))和丁烯。未具体限制炔烃的种类；然而，炔烃的非限制性实例可以包括乙炔(ethyne)(乙炔(acetylene))、丙炔和丁炔。未具体限制脂环烃的种类；然而，脂环烃的非限制性实例可以包括环丙烷、环丁烷、环戊烷和环己烷。未具体限制芳烃的种类；然而，芳烃的非限制性实例可以包括苯、萘、蒽、联苯和三联苯。
多价腈化合物的具体但非限制性实例可以包括丁二腈(NC-C2H4-CN)、戊二腈(NC-C3H6-CN)、己二腈(NC-C4H8-CN)、癸二腈(NC-C8H10-CN)和邻苯二甲腈(苯二甲腈，phthalonitrile)(NC-C6H4-CN)。
二异氰酸酯化合物的非限制性实例可以包括由OCN-R29-NCO所表示的化合物，其中R29是亚烷基和亚芳基之一。未具体限制非水溶剂中二异氰酸酯化合物的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.1wt％至10wt％。
亚烷基和亚芳基中的每一个的详细信息可以例如如上所述。未具体限制亚烷基中碳的数目，但是其可以是例如1至18。未具体限制亚芳基中碳的数目，但是其可以是例如6至18。二异氰酸酯化合物的具体但非限制性实例可以包括OCN-C6H12-NCO。
磷酸酯的具体但非限制性实例可以包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和磷酸三烯丙基酯。未具体限制非水溶剂中磷酸酯的含量，但是其可以是例如包括两个端点的0.5wt％至5wt％。
具体地，电解液可以优选地与上述氰基化合物一起包括一种或多种由式(2)所表示的不饱和环状碳酸酯(碳酸亚乙烯酯类化合物)。氰基化合物和不饱和环状碳酸酯之间的协同作用进一步改善了电解液的化学稳定性。如上所述，碳酸亚乙烯酯类化合物的具体但非限制性实例可以包括碳酸亚乙烯酯。
(电解质盐)
此外，其它材料可以包括例如一种或多种电解质盐，如锂盐。然而，电解质盐可以包括除锂盐之外的盐。除锂盐之外的盐的非限制性实例可以包括除锂之外的轻金属的盐。
锂盐的具体但非限制性实例可以包括六氟磷酸锂(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)、甲烷磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)。
具体地，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂中的一种或多种可以是优选的，并且六氟磷酸锂可以是更优选的。这些锂盐使得可以降低内电阻。
此外，电解质盐的非限制性实例可以包括由以下式(8)至(10)所表示的各种化合物。R41和R43可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。R51至R53可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。不用说R51至R53中的一些可以是相同种类的基团。R61和R62可以是相同种类的基团或者不同种类的基团。
[化学式9]
Figure BDA0002221891930000611
其中X41是长周期型元素周期表中第1族元素和第2族元素和铝(Al)中的一种，M41是过渡金属和长周期型元素周期表中第13族元素、第14族元素和第15族元素中的一种，R41是卤素基团，Y41是-C(＝O)-R42-C(＝O)-、-C(＝O)-CR432-和-C(＝O)-C(＝O)-中的一种，R42是亚烷基、卤代亚烷基、亚芳基和卤代亚芳基之一，R43是烷基、卤代烷基、芳基和卤代芳基之一，a4是1至4的整数，b4是0、2或4的整数，并且c4、d4、m4和n4中的每一个是1至3的整数。
[化学式10]
Figure BDA0002221891930000621
其中X51是长周期型元素周期表中第1族元素和第2族元素中的一种，M51是过渡金属和长周期型元素周期表中第13族元素、第14族元素和第15族元素中的一种，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-和-C(＝O)-(CR522)d5-S(＝O)2-之一，R51和R53中的每一个是氢基、烷基、卤素基团和卤代烷基之一，R51中的一个或多个是卤素基团和卤代烷基之一，R53中的一个或多个是卤素基团和卤代烷基之一，R52是氢基、烷基、卤素基团和卤代烷基之一，a5、e5和n5中的每一个是1或2的整数，b5和d5中的每一个是1至4的整数，c5是0至4的整数，并且f5和m5中的每一个是1至3的整数。
[化学式11]
Figure BDA0002221891930000622
其中X61是长周期型元素周期表中第1族元素和第2族元素中的一种，M61是过渡金属和长周期型元素周期表中第13族元素、第14族元素和第15族元素中的一种，Rf是氟代烷基和氟代芳基之一，氟代烷基和氟代芳基的每一个中碳的数目为1至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-和-C(＝O)-(CR612)e6-S(＝O)2-之一，R61是氢基、烷基、卤素基团和卤代烷基之一，R62是氢基、烷基、卤素基团和卤代烷基之一，R62中的一个或多个是卤素基团和卤代烷基之一，a6、f6和n6中的每一个是1或2的整数，b6、c6和e6中的每一个是1至4的整数，d6是0至4的整数，并且g6和m6中的每一个是1至3的整数。
应注意第1族元素包括氢(H)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)。第2族元素包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。第13族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(Tl)。第14族元素包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和铅(Pb)。第15族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。
由式(8)所表示的化合物的具体但非限制性实例可以包括由以下式(8-1)至(8-6)所表示的各种化合物。由式(9)所表示的化合物的具体但非限制性实例可以包括由以下式(9-1)至(9-8)所表示的各种化合物。由式(10)所表示的化合物的具体但非限制性实例可以包括由以下式(10-1)所表示的化合物。
[化学式12]
Figure BDA0002221891930000631
[化学式13]
Figure BDA0002221891930000641
[化学式14]
Figure BDA0002221891930000642
此外，电解质盐可以是由以下式(11)至(13)所表示的各种化合物。m和n的值可以是彼此相同或不同的。p、q和r的值可以是彼此相同或不同的。不用说p、q和r中的两个的值可以彼此相同。
LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2)...(11)
其中m和n中的每一个是1或更大的整数。
[化学式15]
Figure BDA0002221891930000651
其中R71是具有2至4个碳的直链全氟亚烷基或者具有2至4个碳的支链全氟亚烷基。
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)...(13)
其中p、q和r中的每一个是1或更大的整数。
由式(11)所表示的化合物是链状酰胺化合物。链状酰胺化合物的具体但非限制性实例可以包括双(氟磺酰基)酰胺锂(LiN(SO2F)2)、(氟磺酰基)(三氟甲烷磺酰基)酰胺锂(LiN(SO2F)(CF3SO2))、双(三氟甲烷磺酰基)酰胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(五氟乙烷磺酰基)酰胺锂(LiN(C2F5SO2)2)、(三氟甲烷磺酰基)(五氟乙烷磺酰基)酰胺锂(LiN(CF3SO2)(C2F5SO2))、(三氟甲烷磺酰基)(七氟丙烷磺酰基)酰胺锂(LiN(CF3SO2)(C3F7SO2))和(三氟甲烷磺酰基)(九氟丁烷磺酰基)酰胺锂(LiN(CF3SO2)(C4F9SO2))。
由式(12)所表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但非限制性实例可以包括由以下式(12-1)至(12-4)所表示的各种化合物。
[化学式16]
Figure BDA0002221891930000661
由式(13)所表示的化合物是链状甲基化物化合物。链状甲基化物化合物的具体但非限制性实例可以包括三(三氟甲烷磺酰基)甲基化锂(LiC(CF3SO2)3)。
此外，电解质盐可以是含磷-氟的盐，如二氟磷酸锂(LiPF2O2)和氟磷酸锂(Li2PFO3)。
未具体限制电解质盐的含量；然而，具体地，电解质盐相对于溶剂的含量可以优选地为包括两个端点的0.3mol/kg至3.0mol/kg。这使得可以实现高离子导电性(离子传导性)。
<1-2.生产方法>
接着，描述了生产电解液的方法。例如，可以通过以下程序生产电解液。
在其中生产电解液的情况下，可以将电解质盐加入溶剂，并且然后，可以搅拌溶剂以使电解质盐在溶剂中溶解或分散。随后，可以将氰基化合物加入到其中溶解或分散了电解质盐的溶剂中，并且然后，可以搅拌溶剂以使氰基化合物在溶剂中溶解或分散。因此，可以制备包括氰基化合物的电解液。
<1-3.作用和效果>
电解液包括上述氰基化合物。在这种情况下，与其中电解液不包括氰基化合物的情况和其中电解液包括任何其它化合物代替氰基化合物的情况相比，电解液的化学稳定性得到改善，如上所述。“其它化合物”的非限制性实例可以包括由以下式(14-1)和(14-2)所表示的各种化合物。因此，抑制了电解液的分解反应，其使得可以改善使用电解液的二次电池的电池特性。
[化学式17]
Figure BDA0002221891930000671
具体地，在其中对于式(1)中的R2，一价链烃氰基是其中将一个或多个氰基引入烷基的基团的情况下，进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现更高的效果。
在这种情况下，在其中一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团的情况下，抑制了在酯键和氰基之间所引起的相互作用，由此进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现更高的效果。此外，在其中烷基中碳的数目为3或更大的情况下，抑制了在酯键和氰基之间所引起的相互作用，由此进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现极其高的效果。
另外，在其中对于式(1)中的R1和X2，一价烃基是如烷基的基团，并且对于式(1)中的X1和X2，卤素基团为如氟基的基团的情况下，进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现更高的效果。
此外，在其中R1是烷基，R2是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是氟基并且X2是氢基的情况下，进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现更高的效果。
另外，在其中电解液中氰基化合物的含量为包括两个端点的0.1wt％至5wt％的情况下，进一步抑制了电解液的分解反应。这使得可以实现更高的效果。
<2.二次电池(锂离子二次电池)>
接着，描述了使用上述电解液的根据本公开内容实施方式的二次电池。
<2-1.圆柱型>
图9显示了二次电池的横截面构造。图10是图9中所示的螺旋卷绕电极体20的横截面构造的一部分的放大图。
本文所述的二次电池可以是例如锂离子二次电池，其中通过使用锂嵌入现象和锂脱嵌现象获得了电池容量(负极22的容量)。
(构造)
二次电池可以是例如圆柱型二次电池，其中螺旋卷绕电极体20作为电池元件容纳在以基本中空圆柱体形状的电池壳11内部，如图9所示。
具体地，二次电池可以例如在电池壳11内部容纳一对绝缘板12和13和螺旋卷绕电极体20。可以如下形成螺旋卷绕电极体20。例如，正极21和负极22可以与之间的隔膜23一起层压，并且正极21、负极22和隔膜23可以螺旋卷绕以形成螺旋卷绕电极体20。可以用例如作为液体电解质的电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。
电池壳11可以具有例如中空结构，其中电池壳11的一端封闭，而电池壳11的另一端打开。电池壳11可以包括例如铁、铝及其合金中的一种或多种。电池壳11的表面可以镀有例如如镍的金属材料。注意，该对绝缘板12和13可以被这样布置以便将螺旋卷绕电极体20夹在之间，并且垂直延伸至螺旋卷绕电极体20的螺旋卷绕周面。
在电池壳11的开口端，可以通过垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置(PTC装置)16，由此密闭地密封电池壳11。电池盖14的形成材料可以类似于例如电池壳11的形成材料。安全阀机构15和PTC装置16中的每一个可以设置在电池盖14的内侧，并且安全阀机构15可以通过PTC装置16电耦接至电池盖14。在安全阀机构15中，当由于例如内部短路或者来自外部的加热使电池壳11的内部压力达到特定水平或更高时，盘状板15A反转。这切断了电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。为了防止由大电流所导致的异常热产生，PTC装置16的电阻随温度升高而增加。垫圈17可以包括例如绝缘材料。垫圈17的表面可以涂覆有例如沥青。
例如，可以将中心销24插入到设置在螺旋卷绕电极体20的中心的空间中。然而，可以省略中心销24。正极引线25可以附接到正极21，而负极引线26可以附接到负极22。正极引线25可以包括例如如铝的导电材料。例如，正极引线25可以附接到安全阀机构15，其可以由此电耦接至电池盖14。负极引线26可以包括例如如镍的导电材料。例如，负极引线26可以附接到电池壳11，其可以由此电耦接至电池壳11。
(正极)
正极21可以包括例如正极集电体21A和设置在正极集电体21A的两个表面上的两个正极活性材料层21B，如图10所示。可替换地，可以在正极集电体21A的单个表面上设置仅一个正极活性材料层21B。
(正极集电体)
正极集电体21A可以包括例如一种或多种导电材料。未具体限制导电材料的种类；然而，导电材料的非限制性实例可以包括金属材料，如铝、镍和不锈钢。正极集电体21A可以构造为单层或者可以构造为多层。
(正极活性材料层)
正极活性材料层21B可以包括能够嵌入和脱嵌锂的一种或多种正极材料作为正极活性材料。应注意正极活性材料层21B还可以包括一种或多种其它材料，如正极粘结剂和正极导电剂。
正极材料可以优选地为含锂化合物，其使得可以实现高能量密度。未具体限制含锂化合物的种类；然而，含锂化合物的非限制性实例可以包括含锂复合氧化物和含锂磷酸盐化合物。
含锂复合氧化物是包括锂和一种或多种其它元素作为组成元素的氧化物。含锂复合氧化物可以具有例如晶体结构如层状岩盐晶体结构和尖晶石晶体结构中的一种。含锂磷酸盐化合物是包括锂和一个或多个其它元素作为组成元素的磷酸盐化合物。含锂磷酸盐化合物可以具有例如晶体结构，如橄榄石晶体结构。
应注意如上所述的“其它元素”是除锂之外的元素。未具体限制其它元素的种类，只要其它元素是一种或多种任选的元素；然而，其它元素的非限制性实例可以包括属于长周期型元素周期表(long form of the periodic table of the elements)中第2至15族的元素。更具体地，其它元素可以优选地为镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)等，其使得可以获得高电压。
具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物的非限制性实例可以包括由以下式(21)至(23)所表示的各种化合物。
LiaMn(1-b-c)NibM11cO(2-d)Fe...(21)
其中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)和钨(W)中的一种或多种，“a”至“e”满足0.8≦a≦1.2，0<b<0.5，0≦c≦0.5，(b+c)<1，-0.1≦d≦0.2和0≦e≦0.1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“a”是完全放电状态中的值。
LiaNi(1-b)M12bO(2-c)Fd...(22)
其中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)和钨(W)中的一种或多种，“a”至“d”满足0.8≦a≦1.2，0.005≦b≦0.5，-0.1≦c≦0.2和0≦d≦0.1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“a”是完全放电状态中的值。
LiaCo(1-b)M13bO(2-c)Fd...(23)
其中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)和钨(W)中的一种或多种，“a”至“d”满足0.8≦a≦1.2，0≦b<0.5，-0.1≦c≦0.2和0≦d≦0.1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“a”是完全放电状态中的值。
具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物的具体但非限制性实例可以包括LiNiO2、LiCoO2、LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、Li1.2Mn0.52Co0.175Ni0.1O2和Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2。
应注意在其中具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物包括镍、钴、锰和铝作为组成元素的情况下，镍的原子比可以优选地为50at％或更多，其使得可以实现高能量密度。
具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物的非限制性实例可以包括由以下式(24)所表示的化合物。
LiaMn(2-b)M14bOcFd...(24)
其中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)和钨(W)中的一种或多种，“a”至“d”满足0.9≦a≦1.1，0≦b≦0.6，3.7≦c≦4.1和0≦d≦0.1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“a”是完全放电状态中的值。
具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物的具体但非限制性实例可以包括LiMn2O4。
具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物的非限制性实例可以包括由以下式(25)所表示的化合物。
LiaM15PO4...(25)
其中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)和锆(Zr)中的一种或多种，“a”满足0.9≦a≦1.1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“a”是完全放电状态中的值。
具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物的具体但非限制性实例可以包括LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4和LiFe0.3Mn0.7PO4。
应注意含锂复合氧化物可以是例如由以下式(26)所表示的化合物。
(Li2MnO3)x(LiMnO2)1-x...(26)
其中“x”满足0≦x≦1，应注意锂的组成取决于充电和放电状态而变化，并且“x”是完全放电状态中的值。
此外，正极材料的非限制性实例可以包括氧化物、二硫化物、硫族化物和导电聚合物。氧化物的非限制性实例可以包括氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的非限制性实例可以包括二硫化钛和硫化钼。硫族化物的非限制性实例可以包括硒化铌。导电聚合物的非限制性实例可以包括硫磺、聚苯胺和聚噻吩。
正极粘结剂可以包括例如合成橡胶和聚合物化合物中的一种或多种。合成橡胶的非限制性实例可以包括苯乙烯-丁二烯类橡胶、氟类橡胶和乙烯丙烯二烯(三元乙丙橡胶，ethylene propylene diene)。聚合物化合物的非限制性实例可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。
正极导电剂可以包括例如一种或多种导电材料，如碳材料。碳材料的非限制性实例可以包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴黑。可替换地，正极导电剂可以是任何其它材料，如金属材料和导电聚合物，只要正极导电剂是具有导电性的材料。
(负极)
负极22可以包括例如负极集电体22A和设置在负极集电体22A的两个表面上的两个负极活性材料层22B。可替换地，可以在负极集电体22A的单个表面上设置仅一个负极活性材料层22B。
(负极集电体)
负极集电体22A可以包括例如一种或多种导电材料。未具体限制导电材料的种类；然而，导电材料的非限制性实例可以包括金属材料，如铜、铝、镍和不锈钢。负极集电体22A可以构造为单层或者可以构造为多层。
负极集电体22A的表面可以优选地被粗糙化。这使得可以通过所谓的锚固效应(anchor effect)改善负极活性材料层22B相对于负极集电体22A的可粘合性。在这种情况下，可以仅必需至少在面对负极活性材料层22B中的每一个的区域中使负极集电体22A的表面粗糙化。粗糙化方法的非限制性实例可以包括通过使用电解处理形成细颗粒的方法。通过电解处理，通过电解法在电解槽中在负极集电体22A的表面上形成细颗粒以使负极集电体22A的表面粗糙化。通过电解法制造的铜箔一般称为“电解铜箔”。
(负极活性物质层)
负极活性材料层22B可以包括能够嵌入和脱嵌锂的一种或多种负极材料作为负极活性材料。应注意负极活性材料层22B还可以包括一种或多种其它材料，如负极结合剂和负极导电剂。
为了防止在充电中间锂无意析出在负极22上，负极材料的可充电容量可以优选地大于正极21的放电容量。换言之，能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的电化学当量可以优选地大于正极21的电化学当量。
未具体限制负极材料的种类；然而，负极材料的非限制性实例可以包括碳材料和金属类材料(基于金属的材料)。
碳材料是包括碳作为组成元素的材料的总称。在锂的嵌入和脱嵌期间，碳材料导致其晶体结构极小变化，这稳定地实现了高能量密度。另外，碳材料还用作负极导电剂，其改善了负极活性材料层22B的导电性。
碳材料的非限制性实例可以包括可石墨化碳、非可石墨化碳和石墨。非可石墨化碳中(002)平面的间隔可以优选地等于或大于0.37nm，并且石墨中(002)平面的间隔可以优选地等于或小于0.34nm。碳材料的更具体的实例可以包括热解碳、焦炭、玻璃碳纤维、有机聚合物化合物烧成体、活性碳和炭黑。焦炭的非限制性实例可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机聚合物化合物烧成体是在适当温度烧成(碳化)的聚合物化合物。聚合物化合物的非限制性实例可以包括酚醛树脂和呋喃树脂。除如上所述的材料之外，碳材料可以是在约1000℃或更低的温度下热处理的低结晶碳，或者可以是无定形碳。应注意碳材料的形状可以是纤维状、球状、颗粒状和鳞片状中的一种或多种。
金属类材料是包括一种或多种金属元素和类金属元素作为组成元素的材料的总称，并且金属类材料实现了高能量密度。
金属类材料可以是单质、合金和化合物之一，可以是其两种或更多种，或者可以具有其一种或多种相。应注意除包括两种或更多种金属元素的材料之外，“合金”还涵盖了包括一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的材料。此外，合金可以包括非金属元素。金属类材料的结构的非限制性实例可以包括固溶体、低共熔晶体(低共熔混合物)、金属间化合物和其中其两种或更多种共存的结构。
金属元素和类金属元素可以是例如能够与锂形成合金的一种或多种金属元素和类金属元素。金属元素和类金属元素的具体但非限制性实例可以包括镁(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)和铂(Pt)。
具体地，硅、锡或两者可以是优选的，并且硅可以是更优选的。硅和锡具有优良的嵌入和脱嵌锂的能力，并因此实现了显著高的能量密度。
含有硅、锡或两者作为组成元素的材料可以是硅的单质、合金以及化合物中的任一种，可以是锡的单质、合金以及化合物中的任一种，可以是其两种或更多种，或者可以是具有其一种或多种相的材料。本文所述的“单质”仅表示一般含义的单质(其中可以含有少量杂质)，并且不必需指纯度100％的单质。
硅的合金可以含有例如一种或多种元素，如锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬作为除硅之外的组成元素。硅的化合物可以含有例如一种或多种元素，如碳和氧作为除硅之外的组成元素。应注意，硅的化合物可以含有例如对于硅的合金所描述的一种或多种元素作为除硅之外的组成元素。
硅的合金和硅的化合物的具体但非限制性实例可以包括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)和LiSiO。应注意SiOv中的“v”可以例如在0.2<v<1.4的范围内。
锡的合金可以含有例如一种或多种元素，如硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬作为除锡之外的组成元素。锡的化合物可以含有例如一种或多种元素，如碳和氧作为除锡之外的组成元素。应注意锡的化合物可以含有例如对于锡的合金所描述的一种或多种元素作为除锡之外的组成元素。
锡的合金和锡的化合物的具体但非限制性实例可以包括SnOw(0<w≦2)、SnSiO3、LiSnO和Mg2Sn。
具体地，含有锡作为组成元素的材料可以优选地为例如与作为第一组成元素的锡一起含有第二组成元素和第三组成元素的材料(含锡材料)。第二组成元素可以包括例如一种或多种元素，如钴、铁、镁、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、铟、铯(Ce)、铪(Hf)、钽、钨、铋和硅。第三组成元素可以包括例如一种或多种元素，如硼、碳、铝和磷。含有第二组成元素和第三组成元素的含锡材料使得可以实现高电池容量，优良的循环特性及其它特性。
具体地，含锡材料可以优选地为含有锡、钴和碳作为组成元素的材料(含锡-钴-碳的材料)。在含锡-钴-碳的材料中，例如，碳的含量可以为包括两个端点的9.9质量％至29.7质量％，并且锡和钴的含量的比(Co/(Sn+Co))可以为包括两个端点的20质量％至70质量％。这使得可以实现高能量密度。
含锡-钴-碳的材料可以具有包含锡、钴和碳的相。这种相可以优选地为低结晶或无定形的。这种相是能够与锂反应的反应相。因此，反应相的存在导致实现了优良的特性。在其中将CuKα射线用作具体的X射线并且插入速率为1°/min的情况下，通过该反应相的X射线衍射所获得的衍射峰的半宽(衍射角2θ)可以优选地为1°或更大。这使得可以更平稳地嵌入和脱嵌锂，并且降低含锡-钴-碳的材料与电解液的反应性。应注意，在一些情况下，除低结晶相或无定形相之外，含锡-钴-碳的材料可以包括含有各种组成元素的单质或其部分的相。
在与锂的电化学反应之前和之后的X射线衍射图之间的比较使得可以容易地确定通过X射线衍射所获得的衍射峰是否对应于能够与锂反应的反应相。例如，如果与锂的电化学反应之后的衍射峰的位置从与锂的电化学反应之前的衍射峰的位置发生变化，则所获得的衍射峰对应于能够与锂反应的反应相。在这种情况下，例如，可以在包括两个端点的20°至50°的2θ范围内观察到低结晶反应相或无定形反应相的衍射峰。这种反应相可以包括例如如上所述的各种组成元素，并且可以认为主要由于碳的存在而使这种反应相变为低结晶或无定形的。
在含锡-钴-碳的材料中，作为其组成元素的碳的一部分或全部可以优选地结合至作为其其它组成元素的金属元素和类金属元素中的一种。碳的结合部分或全部抑制了锡等的内聚或结晶。可以例如通过X射线光电子能谱(XPS)确认元素的结合状态。在可商用的设备中，例如，Al-Kα射线或者Mg-Kα射线可以用作软X射线。在其中碳的一部分或全部结合至金属元素、类金属元素和任何其它元素之一的情况下，碳的1s轨道(C1s)的合成波的峰值出现在低于284.5eV的能量区域内。应注意这样进行能量校准，使得在84.0eV获得了金原子的4f轨道(Au4f)的峰值。在这种情况下，一般地，表面污染碳存在于材料表面上。因此，认为表面污染碳的C1s的峰值位于284.8eV，并且将该峰值用作能量标准。在XPS测量中，作为包括表面污染碳的峰和含锡-钴-碳的材料中碳的峰的形式获得了C1s的峰的波形。因此，例如，通过使用可商用软件分析，将两个峰彼此分开。在波形分析中，将存在于最低结合能侧的主峰的位置看作能量标准(284.8eV)。
含锡-钴-碳的材料不局限于仅包含锡、钴和碳作为组成元素的材料。除锡、钴和碳之外，含锡-钴-碳的材料还可以含有一种或多种元素，如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓和铋作为组成元素。
除含锡-钴-碳的材料之外，含有锡、钴、铁和碳作为组成元素的材料(含锡-钴-铁-碳的材料)也可以是优选的。可以采用含锡-钴-铁-碳的材料的任何组成。作为实例，在其中铁的含量设置为较小的情况下，碳的含量可以为包括两个端点的9.9质量％至29.7质量％，铁的含量可以为包括两个端点的0.3质量％至5.9质量％，并且锡和钴的含量的比(Co/(Sn+Co))可以为包括两个端点的30质量％至70质量％。可替换地，在其中铁的含量设置为较大的情况下，碳的含量可以为包括两个端点的11.9质量％至29.7质量％，锡、钴和铁的含量的比((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))可以为包括两个端点的26.4质量％至48.5质量％，并且钴和铁的含量的比(Co/(Co+Fe))可以为包括两个端点的9.9质量％到79.5质量％。这些组成范围允许实现高能量密度。应注意含锡-钴-铁-碳的材料的物理性质(如半宽)类似于上述含锡-钴-碳的材料的物理性质。
除如上所述的材料之外，负极材料的非限制性实例可以包括金属氧化物和聚合物化合物。金属氧化物的非限制性实例可以包括氧化铁、氧化钌和氧化钼。聚合物化合物的非限制性实例可以包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。
具体地，出于如下所述的原因，负极材料可以优选地包括碳材料和金属类材料两者。
金属类材料，具体地，含有硅和锡之一或两者作为组成元素的材料具有以下问题：这种材料在充电和放电期间容易且彻底地膨胀或收缩，然而这种材料具有高理论容量的优势。相反，碳材料具有碳材料在充电和放电期间不易于膨胀或收缩的优势，然而碳材料具有低理论容量的问题。因此，使用碳材料和金属类材料两者使得可以抑制充电和放电期间的膨胀和收缩，同时实现高理论容量(换言之，高电池容量)。
负极结合剂的详细信息可以类似于例如上述正极粘结剂的详细信息。此外，负极导电剂的详细信息可以类似于例如上述正极导电剂的详细信息。
在二次电池中，如上所述，为了防止锂金属在充电中间在负极22的表面上的无意析出，能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的电化学当量可以优选地大于正极的电化学当量。在其中完全充电状态中的开路电压(也就是电池电压)等于或高于4.25V的情况下，单位物质的锂的脱嵌量大于其中开路电压为4.20V的情况下的量，即使使用相同的正极活性材料。因此，一致地调整正极活性材料和负极活性材料的量。因此，实现了高能量密度。
(隔膜)
可以例如在正极21和负极22之间设置隔膜23，如图10所示。隔膜23使锂离子从中通过，同时防止由于正极21和负极22之间的接触所造成的电流短路。
更具体地，隔膜23可以包括例如一种或多种多孔膜，如合成树脂和陶瓷的多孔膜。隔膜23可以是其中层压两个或更多个多孔膜的层压膜。合成树脂的非限制性实例可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。
具体地，隔膜23可以包括例如上述多孔膜(基底层)和设置在基底层的单个表面或两个表面上的聚合物化合物层。这使得可以改善隔膜23相对于正极21和负极22中的每一个的可粘合性，由此抑制螺旋卷绕电极体20的变形。这使得可以抑制电解液的分解反应并且抑制利用其浸渍基底层的电解液的液体渗漏。因此，即使重复充电和放电，电阻也不易于增加，并且二次电池也不易于膨胀(溶胀，swell)。
聚合物化合物层可以包括例如一种或多种聚合物化合物，如聚偏二氟乙烯，其具有高物理强度并且是电化学稳定的。为了形成聚合物化合物层，例如，可以用通过将聚合物化合物溶解在溶剂如有机溶剂中所制备的溶液涂覆基底层，并且然后可以干燥基底层。可替换地，可以将基底层浸入溶液中，并且此后可以干燥基底层。
聚合物化合物层可以包括例如一种或多种绝缘颗粒，如无机颗粒。这使得可以改善安全性。无机颗粒的种类可以是例如氧化铝和氮化铝。
(电解液)
如上所述，可以用电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。由于电解液具有类似于根据本公开内容实施方式的上述电解液的配置，因此电解液包括氰基化合物。
(运行)
例如，可以如下运行二次电池。
当对二次电池充电时，从正极21脱嵌锂离子，并且所脱嵌的锂离子通过电解液嵌入负极22。相反，当对二次电池放电时，从负极22脱嵌锂离子，并且所脱嵌的锂离子通过电解液嵌入正极21。
(生产方法)
例如，可以通过以下程序生产二次电池。
在其中制造正极21的情况下，首先，可以将正极活性材料和在根据需要基础上的任何其它材料，如正极粘结剂和正极导电剂混合以获得正极混合物。随后，可以将正极混合物分散在溶剂如有机溶剂中以获得糊状正极混合物浆料。最后，可以用正极混合物浆料涂覆正极集电体21A的两个表面，并且此后，可以将所涂覆的正极混合物浆料干燥以形成正极活性材料层21B。此后，可以在根据需要基础上通过使用例如辊压机压缩模制正极活性材料层21B。在这种情况下，可以将正极活性材料层21B加热或者可以压缩模制多次。
在其中制造负极22的情况下，可以通过与上述制造正极21的程序类似的程序在负极集电体22A的两个表面上形成负极活性材料层22B。更具体地，可以将负极活性材料和任何其它材料如负极结合剂和负极导电剂混合以获得负极混合物。随后，可以将负极混合物分散在溶剂如有机溶剂中以获得糊状负极混合物浆料。然后，可以用负极混合物浆料涂覆负极集电体22A的两个表面，并且此后，可以将所涂覆的负极混合物浆料干燥以形成负极活性材料层22B。此后，可以在根据需要基础上通过使用例如辊压机压缩模制负极活性材料层22B。
未具体限制形成负极活性材料层22B的方法；然而，可以通过例如涂覆法、气相法(汽相法)、液相法、喷涂法和烧成法(烧结法)中的一种或多种形成负极活性材料层22B。涂覆法可以是例如其中在例如颗粒(粉末)负极活性材料与例如负极结合剂混合以形成混合物之后，将混合物溶解或分散在溶剂如有机溶剂中以制备溶液，并且将溶液施加到负极集电体22A上的方法。气相法的非限制性实例可以包括物理沉积法和化学沉积法。更具体地，其非限制性实例可以包括真空蒸发法、溅射法、离子电镀法、激光烧蚀法(激光消融法)、热化学气相沉积法、化学气相沉积(CVD)法和等离子体化学气相沉积法。液相法的非限制性实例可以包括电解电镀法和无电电镀法。喷涂法是其中将处于熔化状态或半熔化状态的负极活性材料喷涂到负极集电体22A上的方法。烧成法可以是例如其中在通过涂覆法将溶液施加到负极集电体22A上之后，将溶液在高于负极结合剂等的熔点的温度热处理的方法。烧成法的非限制性实例可以包括气氛烧成法(大气烧成法，atmosphere firing method)、反应烧成法和热压烧成法。
在其中组装二次电池的情况下，可以通过如焊接法的方法将正极引线25附接至正极集电体21A，并且可以通过如焊接法的方法将负极引线26附接至负极集电体22A。随后，可以将正极21和负极22与之间的隔膜23一起层压，并且可以螺旋卷绕正极21、负极22和隔膜23以形成螺旋卷绕体。此后，可以将中心销24插入到设置在螺旋卷绕体的中心的空间中。
随后，可以将螺旋卷绕体夹在一对绝缘板12和13之间，并且可以容纳在电池壳11的内部。在这种情况下，可以通过如焊接法的方法将正极引线25的末端附接至安全阀机构15，并且可以通过如焊接法的方法将负极引线26的末端附接至电池壳11。随后，可以将电解液注入电池壳11的内部，并且可以用所注入的电解液浸渍螺旋卷绕体，由此形成螺旋卷绕电极体20。最后，可以在电池壳11的开口端用垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16，由此将螺旋卷绕电极体20封闭在电池壳11中。因此，完成了圆柱型二次电池。
(作用和效果)
根据圆柱型二次电池，电解液具有与根据本公开内容实施方式的上述电解液的配置类似的配置。因此，如上所述，改善了电解液的化学稳定性，由此抑制了电解液的分解反应。这使得可以改善电池特性。
除如上所述的那些以外，与圆柱型二次电池有关的作用和效果类似于与根据本公开内容实施方式的电解液有关的作用和效果。
<2-2.层压膜型>
图11显示了另一种二次电池的透视构造。图12显示了沿图11中所示的螺旋卷绕电极体30的IV-IV线所截取的横截面构造。应注意图11显示了其中螺旋卷绕电极体30和外包装件40彼此分离的状态。
在以下说明中，将在适当情况下使用已描述的圆柱型二次电池的元件(要素)。
(构造)
如可以从图11看到的，二次电池可以是例如层压膜型二次电池(锂离子二次电池)，其中螺旋卷绕电极体30作为电池元件容纳在膜状外包装件40内部。
更具体地，例如，二次电池可以包括在膜状外包装件40内部的螺旋卷绕电极体30。例如，可以如下形成螺旋卷绕电极体30。可以将正极33和负极34与之间的隔膜35和电解质层36一起层压，并且可以螺旋卷绕正极33、负极34、隔膜35和电解质层36以形成螺旋卷绕电极体30。可以将电解质层36插入到例如正极33和隔膜35之间，并且可以插入到例如负极34和隔膜35之间。正极引线31可以附接至正极33，并且负极引线32可以附接至负极34。可以通过保护带37保护螺旋卷绕电极体30的最外周部。
例如，可以将正极引线31从外包装件40的内部向外部引出。正极引线31可以包括例如一种或多种导电材料如铝(Al)，并且正极引线31可以处于例如薄板或网目的形状。
负极引线32可以例如以类似于正极引线31中的方向从外包装件40内部向外部引出。负极引线32可以包括例如一种或多种导电材料如铜(Cu)、镍(Ni)和不锈钢，并且负极引线32可以处于例如薄板或网目的形状。
外包装件40可以是例如以图11中所示的箭头R的方向可折叠的一个膜，并且外包装件40可以具有用于容纳螺旋卷绕电极体30的凹部。
外包装件40可以是其中例如将熔合层、金属层和表面保护层以该顺序层压的层压膜。在生产二次电池的方法中，可以折叠外包装件40，使得熔合层的部分彼此面对，在其之间具有螺旋卷绕电极体30，并且此后可以将熔合层的部分的外缘熔合。熔合层可以包括聚乙烯、聚丙烯及其它材料的膜中的一种或多种。金属层可以包括例如铝箔及其它金属材料中的一种或多种。表面保护层可以包括例如尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其它材料的膜中的一种或多种。可替换地，通过例如粘合剂彼此结合的两个层压膜可以形成外包装件40。
具体地，外包装件40可以优选地为其中尼龙膜、铝箔和聚乙烯膜以该顺序层压的铝层压膜。可替换地，外包装件40可以是具有任何其它层压结构的层压膜、如聚丙烯的聚合物膜或者金属膜。
例如，可以将防止外部空气侵入的封闭附接膜41插入到外包装件40和正极引线31之间。此外，例如，上述封闭附接膜41可以插入到外包装件40和负极引线32之间。封闭附接膜41可以包括相对于正极引线31和负极引线32两者具有可粘合性(adhesibility)的聚合物材料。聚合物材料的非限制性实例可以包括聚烯烃树脂。更具体地，聚合物材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯中的一种或多种。
正极33可以包括例如正极集电体33A和正极活性材料层33B。负极34可以包括例如负极集电体34A和负极活性材料层34B。正极集电体33A、正极活性材料层33B、负极集电体34A和负极活性材料层34B的构造可以分别类似于例如正极集电体21A、正极活性材料层21B、负极集电体22A和负极活性材料层22B的构造。此外，隔膜35的构造可以类似于例如隔膜23的构造。
电解质层36可以包括电解液和聚合物化合物。电解液的配置可以类似于例如上述圆柱型二次电池中的电解液的配置。换言之，电解液可以包括氰基化合物。本文所述的电解质层36可以是所谓的凝胶电解质，并且可以通过聚合物化合物保持电解液。凝胶电解质实现了高离子导电率(例如，在室温下为1mS/cm或更大)，并且防止了电解液的液体渗漏。应注意电解质层36还可以包括一种或多种其它材料，如添加剂。
聚合物材料可以包括例如聚丙烯腈、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、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的一种或多种。除此之外，聚合物材料可以是共聚物。共聚物可以是例如偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。具体地，聚偏二氟乙烯作为均聚物可以是优选的，并且偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物作为共聚物可以是优选的。这些聚合物化合物是电化学稳定的。
在作为凝胶电解质的电解质层36中，包含在电解液中的溶剂是指宽泛的概念，其不仅包括液体材料，而且还包括能够解离电解质盐的具有离子导电性的材料。因此，在其中使用具有离子导电性的聚合物化合物的情况下，聚合物化合物也包括在溶剂中。
应注意可以使用电解液，因为它代替电解质层36。在这种情况下，用电解液浸渍螺旋卷绕电极体30(正极33、负极34和隔膜35)。
(运行)
例如，可以如下运行二次电池。
当对二次电池充电时，从正极33脱嵌锂离子，并且所脱嵌的锂离子通过电解质层36嵌入负极34。相反，当对二次电池放电时，从负极34脱嵌锂离子，并且所脱嵌的锂离子通过电解质层36嵌入正极33。
(生产方法)
可以例如通过以下三种程序之一生产包括凝胶电解质层36的二次电池。
在第一程序中，首先，可以通过类似于正极21和负极22的制造过程制造正极33和负极34。更具体地，可以通过在正极集电体33A的两个表面上形成正极活性材料层33B来制造正极33，并且可以通过在负极集电体34A的两个表面上形成负极活性材料层34B来制造负极34。随后，可以将电解液、聚合物化合物、有机溶剂等混合以制备前体溶液。随后，可以用前体溶液涂覆正极33，并且可以将所涂覆的前体溶液干燥以形成凝胶电解质层36。此外，可以用前体溶液涂覆负极34，并且可以将所涂覆的前体溶液干燥以形成凝胶电解质层36。随后，可以通过如焊接法的方法将正极引线31附接至正极集电体33A，并且可以通过如焊接法的方法将负极引线32附接至负极集电体34A。随后，可以将正极33和负极34与之间的隔膜35一起层压，并且此后，可以螺旋卷绕正极33、负极34和隔膜35以制造螺旋卷绕电极体30。此后，可以将保护带37附接到螺旋卷绕电极体30的最外周部上。最后，可以折叠外包装件40以插入螺旋卷绕电极体30，并且此后，可以通过如热熔合法的方法将外包装件40的外缘结合以将螺旋卷绕电极体30封闭在外包装件40中。在这种情况下，可以将封闭附接膜41插入到正极引线31和外包装件40之间，并且可以将封闭附接膜41插入到负极引线32和外包装件40之间。
在第二程序中，首先，可以制造正极33和负极34，并且此后，正极引线31可以附接至正极33，并且负极引线32可以附接至负极34。随后，正极33和负极34可以与之间的隔膜35一起层压，并且此后，可以螺旋卷绕以制造螺旋卷绕体。此后，可以将保护带37粘附至螺旋卷绕体的最外周部。随后，可以折叠外包装件40以插入螺旋卷绕体，并且此后，可以通过如热熔合法的方法将除外包装件40的一侧之外的外缘结合以将螺旋卷绕体容纳在由外包装件40所形成的袋状物内部。随后，可以将电解液、作为聚合物化合物的原料的单体、聚合引发剂和在根据需要基础上的其它材料，如聚合抑制剂混合以制备用于电解质的组合物。随后，可以将用于电解质的组合物注入由外包装件40所形成的袋状物内部。此后，可以通过如热熔合法的方法使由外包装件40所形成的袋状物密闭地密封。最后，可以使单体热聚合以形成聚合物化合物。因此，可以通过聚合物化合物保持电解液以形成凝胶电解质层36。
在第三程序中，首先，可以通过类似于第二程序的程序制造螺旋卷绕体，并且然后将其容纳在由外包装件40所形成的袋状物内部，不同之处在于，使用其中在基底层上设置聚合物化合物层的隔膜35。随后，可以将电解液注入由外包装件40所形成的袋状物内部。此后，可以通过如热熔合法的方法密闭地密封由外包装件40所形成的袋状物的开口。最后，可以加热外包装件40，同时对外包装件40施加重物(重量)以使隔膜35通过之间的聚合物化合物层紧密附接至正极33，并且通过之间的聚合物化合物层紧密附接至负极34。通过该热处理，可以用电解液浸渍聚合物化合物层中的每一个，并且可以使聚合物化合物层中的每一个胶凝。因此，可以形成电解质层36。
在第三程序中，对二次电池膨胀(swollenness)的抑制大于第一程序。另外，在第三程序中，例如，与第二程序相比，非水溶剂和单体(聚合物化合物的原料)几乎不会保留在电解质层36中。因此，有利地控制了聚合物化合物的形成过程。因此，正极33、负极34和隔膜35中的每一个充分且紧密地附接至电解质层36。
(作用和效果)
根据层压膜型二次电池，电解质层36包括电解液，并且电解液具有类似于根据本公开内容实施方式的上述电解液的配置。出于与圆柱型二次电池中的原因类似的原因，这使得可以实现优良的电池特性。除如上所述的那些以外，与层压膜型二次电池有关的作用和效果类似于与根据本公开内容的实施方式的电解液有关的作用和效果。
<3.二次电池(锂金属二次电池)>
然后，描述了根据另一个实施方式的二次电池，其使用根据本公开内容的实施方式的电解液。本文所述的二次电池是圆柱型锂金属二次电池，其中通过使用锂析出现象和锂溶解现象获得了电池容量(负极22的容量)。
二次电池可以具有与上述圆柱型锂离子二次电池的构造类似的构造，并且可以通过与圆柱型锂离子二次电池的生产程序类似的程序生产，不同之处在于，负极活性材料层22B包括锂金属。
在二次电池中，可以使用锂金属作为负极活性材料，其使得可以实现高能量密度。负极活性材料层22B可以在组装时存在，或者负极活性材料层22B可以不必需在组装时存在并且可以包括在充电期间析出的锂金属。此外，负极活性材料层22B可以用作集电体，并且可以省略负极集电体22A。
可以例如如下运行二次电池。当对二次电池充电时，可以从正极21脱嵌锂离子，并且可以将所脱嵌的锂离子通过电解液作为锂金属在负极集电体22A的表面上析出。相反，当对二次电池放电时，锂金属可以作为锂离子从负极活性材料层22B脱离(eluded)至电解液中，并且可以通过电解液嵌入正极21。
根据圆柱型锂金属二次电池，电解液具有与根据本公开内容的实施方式的电解液的配置类似的配置。出于与上述圆柱型二次电池中的原因类似的原因，这使得可以实现优良的电池特性。除如上所述的那些以外，与圆柱型锂金属二次电池有关的作用和效果类似于与根据本公开内容的实施方式的电解液有关的作用和效果。
应注意本文所述的锂金属二次电池不局限于圆柱型二次电池，并且可以是层压膜型二次电池。即使在这种情况下，类似的效果是可实现的。
<4.二次电池的应用>
接着，对以上所述的任何二次电池的应用实例进行描述。
二次电池的应用不受特别的限制，只要二次电池应用于例如能够使用二次电池作为驱动电源、用于电力蓄积的电力存储源、或者任何其它来源的机器、装置、仪器、设备和系统(例如，多个装置的集合体)。用作电源的二次电池可以是主要电源或者辅助电源。主要电源是不管是否存在任何其它电源都优先使用的电源。辅助电源在根据需要的基础上可以是替代主要电源使用的电源，或者从主要电源切换使用的电源。在其中二次电池用作辅助电源的情况下，主要电源的类型并不局限于二次电池。
二次电池的应用的非限制性实例可以包括电子设备(包括便携式电子设备)，如摄像机、数码相机、手机、笔记本式个人电脑、无线电话、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。其进一步的非限制性实例可以包括：移动式生活电器，如电动剃须刀；存储装置，如备用电源和存储卡；电动工具，如电钻和电锯；电池组，其用作例如笔记本式个人电脑的可连接且可拆卸的电源；医疗电子设备，如起搏器和助听器；电动车辆，如电动汽车(包括混合动力汽车)；以及电力存储系统，如用来蓄积电力用于例如紧急情况的家庭电池系统。显然，二次电池可以用于除了以上所述的应用之外的应用。
特别地，二次电池可以有效地应用于例如电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备。在这些应用中，需要优异的电池特性，而使用本公开内容的任何实施方式的二次电池使得可以有效地改进性能。应注意电池组是使用二次电池的电源，并且可以使用例如随后描述的单电池和组装电池。电动车辆是使用二次电池作为驱动电源操作(运转)的车辆，并且可以是汽车(如混合动力汽车)，其除了如上所述的二次电池之外一起包括驱动源。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，在家庭电力存储系统中，电力在作为电力存储源的二次电池中蓄积，这使得可以使用例如利用蓄积电力的家用电气产品。电动工具是其中可移动部(如钻头)允许使用二次电池作为驱动电源进行移动的工具。电子设备是使用二次电池作为驱动电源(电力供应源)来执行各种功能的设备。
在下文中，对二次电池的一些应用实例进行具体描述。应注意以下所述的各种应用实例的构造仅仅是实例，并且可以适当地改变。
<4-1.电池组(单电池)>
图13显示使用单电池的电池组的透视构造。图14显示图13所示的电池组的方框构造。应注意图13显示分解状态的电池组。
本文中所述的电池组是使用一个二次电池的简单电池组(所谓的软包装)，并且可以安装在例如由智慧型手机为代表的电子设备中。例如，如图13所示，电池组可以包括作为层压膜型的二次电池的电源111和连接至电源111的电路板116。正极引线112和负极引线113可以连接至电源111。
可以将一对胶带118和119粘附至电源111两侧的表面。可以在电路板116中设置保护电路模块(PCM)。电路板116可以通过突片(极耳，tab)114连接至正极引线112，并通过突片115连接至负极引线113。此外，可以将电路板116连接至引线117，该引线设置有用于外部连接的连接器。应注意，电路板116与电源111连接，同时电路板116可以由标签120和绝缘板121保护。可以将标签120用于固定电路板116、绝缘板121等。
此外，例如，如图14所示，电池组可以包括电源111和电路板116。电路板116可以包括例如控制部121、开关部122、PTC装置123、以及温度检测部124。电源111可以通过正极端子125和负极端子127与外部可连接，从而可以通过正极端子125和负极端子127进行充电和放电。温度检测部124可以使用温度检测端子(所谓的T端子)126检测温度。
控制部121可以控制整个电池组的操作(包括电源111的使用状态)，并且可以包括例如中央处理单元(CPU)和存储器。
例如，在其中电池电压达到过度充电检测电压的情况下，控制部121可以如此导致开关部122断开，从而使得充电电流不会流到电源111的电流路径中。此外，例如，在其中在充电过程中流动大电流的情况下，控制部121可以导致开关部122断开，从而阻断充电电流。
相比之下，例如，在其中电池电压达到过度放电检测电压的情况下，控制部121可以如此导致开关部122断开，从而使得放电电流不会流到电源111的电流路径中。此外，例如，在其中在放电过程中流动大电流的情况下，控制部121可以导致开关部122断开，从而阻断放电电流。
应注意过度充电检测电压没有特别的限制，但是可以是例如4.2V±0.05V，并且过度放电检测电压也没有特别的限制，但是可以是例如2.4V±0.1V。
开关部122可以根据来自控制部121的指令切换电源111的使用状态，即，是否存在电源111与外部装置的连接。开关部122可以包括例如充电控制开关和放电控制开关。充电控制开关和放电控制开关各自可以是例如半导体开关，如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。应注意充电电流和放电电流可以根据开关部122的导通电阻进行检测。
温度检测部124可以测量电源111的温度，并将测量结果输出至控制部121。温度检测部124可以包括例如如热敏电阻的温度检测元件。应注意温度检测部124的测量结果可以例如在其中控制部121在异常发热时进行充电和放电控制的情况下和在其中控制部121在计算剩余容量时进行校正过程的情况下使用。
应注意电路板116可以不包括PTC装置123。在这种情况下，PTC装置可以分开连接至电路板116。
<4-2.电池组(组装电池)>
图15显示使用组装电池的电池组的方框构造。
例如，电池组可以在壳体60中包括控制部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、温度检测装置69、电流检测电阻70、正极端子71、以及负极端子72。壳体60可以包括例如塑料材料。
控制部61可以控制整个电池组的操作(包括电源62的使用状态)。控制部61可以包括例如CPU。电源62可以是例如包括两个或更多个二次电池的组装电池。二次电池可以串联、并联、或者串联与并联组合连接。举一个例子，电源62可以包括6个二次电池，其中2组串联连接的3个电池彼此并联连接。
开关部63可以根据来自控制部61的指令切换电源62的使用状态，即，是否存在电源62与外部装置的连接。开关部63可以包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电二极管、以及放电二极管。充电控制开关和放电控制开关各自可以是例如半导体开关，如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。
电流测量部64可以使用电流检测电阻70测量电流，并将测量结果输出至控制部61。温度检测部65可以使用温度检测装置69测量温度，并将测量结果输出至控制部61。温度测量结果可以例如在其中控制部61在异常发热时进行充电和放电控制的情况下和在其中控制部61在计算剩余容量时进行校正过程的情况下使用。电压检测部66可以测量电源62(二次电池)的电压并且将进行了模数转换的电压测量结果提供给控制部61。
开关控制部67可以根据从电流测量部64和电压检测部66输入的信号控制开关部63的操作。
例如，在其中电池电压达到过度充电检测电压的情况下，开关控制部67可以如此导致开关部63(充电控制开关)断开，从而使得充电电流不会流入到电源62的电流路径中。这使得可以仅通过电源62中的放电二极管进行放电。应注意，例如，在其中在充电过程中流动大电流的情况下，开关控制部67可以阻断充电电流。
另外，例如，在其中电池电压达到过度放电检测电压的情况下，开关控制部67可以如此导致开关部63(放电控制开关)断开，从而使得放电电流不会流入到电源62的电流路径中。这使得可以仅通过电源62中的充电二极管进行充电。应注意，例如，在其中在放电过程中流动大电流的情况下，开关控制部67可以阻断放电电流。
应注意过度充电检测电压没有特别的限制，但是可以是例如4.2V±0.05V，而过度放电检测电压没有特别的限制，但是可以是例如2.4V±0.1V。
存储器68可以包括例如作为非易失性存储器的EEPROM。存储器68可以保存例如通过控制部61计算的数值和制造过程中测量的二次电池的信息(如初始状态下的内部电阻)。应注意，在其中存储器68保留二次电池的完全充电容量的情况下，允许控制部61掌握如剩余容量的信息。
温度检测装置69可以测量电源62的温度，并将测量结果输出至控制部61。温度检测装置69可以包括例如热敏电阻。
正极端子71和负极端子72是可以与例如利用电池组驱动的外部装置(如笔记本型个人电脑)或者用来给电池组充电的外部装置(如电池充电器)连接的端子。电源62可以通过正极端子71和负极端子72进行充电和放电。
<4-3.电动车辆>
图16显示作为电动车辆的实例的混合动力汽车的方框构造。
电动车辆可以在由金属制成的壳体73中包括例如控制部74、发动机75、电源76、驱动电动机77、差速器78、发电机79、变速器80、离合器81、逆变器82和83、以及各种传感器84。除此之外，电动车辆还可以包括例如连接至差速器78和变速器80的前驱动轴85和前轮胎86，以及后驱动轴87和后轮胎88。
例如，电动车辆可以使用发动机75和电动机77中的一种作为驱动源运行。发动机75是主要电源，并且可以是例如汽油发动机。例如，在其中发动机75用作电源的情况下，发动机75的驱动力(扭矩)可以通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81传输至前轮胎86或后轮胎88。应注意发动机75的扭矩也可以传输至发电机79。利用该扭矩，发电机79可以产生交流电力。所产生的交流电力可以通过逆变器83转化为直流电力，并且直流电力在电源76中蓄积。在其中作为转换部的电动机77用作电源的情况下，从电源76供应的电力(直流电力)通过逆变器82转化为交流电力，并使用交流电力驱动电动机77。例如，通过电动机77转化电力获得的驱动力(扭矩)可以通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81传输至前轮胎86或后轮胎8。
应注意在其中通过制动机构降低电动车辆的速度的情况下，速度降低时的阻力可以传输至电动机77作为扭矩，并且电动机77可以通过利用扭矩产生交流电力。可以优选通过逆变器82将该交流电力转化为直流电力，并在电源76中蓄积直流再生电力。
控制部74可以控制整个电动车辆的操作，并且可以包括例如CPU。电源76包括一个或多个二次电池。电源76可以连接至外部电源。在这种情况下，可以允许电源76通过从外部电源接收电力供应蓄积电力。可以使用各种传感器84例如用于控制发动机75的转数和用于控制节流阀的开口水平(节流开口水平)。各种传感器84可以包括例如速度传感器、加速度传感器和发动机频率传感器。
应注意，尽管根据其中电动车辆是混合动力汽车的实例进行了描述，但是电动车辆可以是仅使用电源76和电动机77而不使用发动机75操作的车辆(电动汽车)。
<4-4.电力存储系统>
图17显示电力存储系统的方框构造。
电力存储系统可以在如一般住所或商业建筑的房屋89中包括例如控制部90、电源91、智能仪表92和电力枢纽93。
例如，在该实例中，电源91可以连接至设置在房屋89内部的电气装置94，并且可以允许其连接至停放在房屋89外部的电动车辆96。另外，例如，电源91可以通过电力枢纽93可连接至设置在房屋89中的私人发电机95，并且可以通过智能仪表92和电力枢纽93可连接至外部集中电力系统97。
应注意，电气装置94可以包括例如一种或多种家用电气产品。家用电气产品的非限制性实例可以包括冰箱、空调、电视和热水器。私人发电机95可以包括例如太阳能发电机、风力发电机和其它发电机中的一种或多种。电动车辆96可以包括例如电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车和其它电动车辆中的一种或多种。集中电力系统97可以包括例如火力发电厂、核发电厂、水力发电厂、风力发电厂和其它发电厂中的一种或多种。
控制部90可以控制整个电力存储系统的操作(包括电源91的使用状态)，并且可以包括例如CPU。电源91包括一个或多个二次电池。例如，智能仪表92可以是可与网络兼容并且设置在需要电力的房屋89中且可以与电力供应商通信的电力表。因此，例如，在智能仪表92与外部通信时，智能仪表92可以控制房屋89中的供给与需求之间的平衡，其提供了有效且稳定的能量供应。
在电力存储系统中，例如，电力可以通过智能仪表92和电力枢纽93从作为外部电源的集中电力系统97蓄积在电源91中，并且可以通过电力枢纽93将电力从作为独立电源的私人发电机95蓄积在电源91中。蓄积在电源91中的电力可以根据来自控制部90的指令被供应至电气装置94和电动车辆96。这允许电气装置94可操作，并允许电动车辆96可充电。换句话说，电力存储系统是可以利用电源91蓄积电力并且在房屋89内供应电力的系统。
允许可选地使用在电源91中蓄积的电力。因此，例如，在电费低廉的午夜可以将来自集中电力系统97的电力蓄积在电源91中，并且在电费昂贵的白天时间可以使用蓄积在电源91中的电力。
应注意，可以为每个住户(每个家庭单元)提供上述电力存储系统，或可以为多个住户(多个家庭单元)提供上述电力存储系统。
<4-5.电动工具>
图18显示电动工具的方框构造。
本文中所述的电动工具可以是例如电钻。例如，电动工具可以在工具体98中包括控制部99和电源100。例如，作为可移动部的钻头部101可以可操作(可旋转)方式与工具体98连接。
工具体98可以包括例如塑料材料。控制部99可以控制整个电动工具的操作(包括电源100的使用状态)，并且可以包括例如CPU。电源100包括一个或多个二次电池。控制部99可以允许根据操作开关的操作将电力从电源100供应至钻头部101。
实施例
以下实施例显示了丙二酸酯类(malonate-based)、二酮类(diketone-based)、酮酯类(ketoester-based)或者酯类电解质添加剂的作用及其合成程序。然后，制备电池(电池单元，cell)并对其进行表征以检查添加剂对电池特性的影响。
实施例1：丙二酸酯类添加剂
电池类型：
*负极活性材料：Si(Gr)-复合物
*正极活性材料：LiCoO2
*电解质：1M LiPF6，在EC/EMC中(30/70w)
表1总结了在第一次充电/放电循环之后，丙二酸酯类添加剂对Si/LCO-电池的初始库仑效率的影响
表1.初始库仑效率：
Figure BDA0002221891930000911
在存在1wt％的所选择的添加剂氟丙二酸二甲酯、氟丙二酸二乙酯、二甲基-2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯、双[2,2,2-三氟乙基]2-氟丙二酸酯和双[4,4,4,3,3,-五氟丁基]2-氟丙二酸酯的情况下，观察到了相对于使用空白电解质的第一次循环库仑效率的第一次循环库仑效率的改善。
实施例2：合成程序
实验程序-氟丙二酸二甲酯的合成(根据A.Harsanyi,G.Sandford,"Fluorine gasfor life science syntheses:green metrics to assess selective directfluorination for the synthesis of 2-fluoromalonate esters",Green Chem.,2015,17,3000-3009.)：
将丙二酸二甲酯(22.85mL，200mmol)和硝酸铜水合物(Cu(NO3)2·2.5H2O，4.65g，20mmol)溶解在乙腈(100mL)中并置于250mL氟化容器中(fluorination vessel)。
将反应混合物冷却至约2℃，使用顶置搅拌器以650rpm搅拌，并且在用N2吹扫系统5分钟之后，将氟气(20％v/v，在N2中，80mL min-1，235mmol)引入溶液中5小时30分钟。
用N2吹扫反应器10分钟，真空除去溶剂，将残余物在水(50mL)和乙酸乙酯(50mL)之间分配，并且用乙酸乙酯(50mL)提取水层。
用饱和NaHCO3(3×20mL)和盐水(3×20mL)清洗合并的有机层，然后用MgSO4干燥。真空下除去溶剂，从而留下粗产物。通过真空蒸馏纯化粗产物以提供作为清澈、透明的油的2-氟丙二酸二甲酯(17.28g，58％产率，99％纯度)。
光谱测定提供了以下峰值：δH NMR(CDCl3,400MHz):5.32(1H,d,2J＝48.1Hz,CFH),3.88(6H,s,CH3)；δF(CDCl3,376MHz):-195.21(d,2JHF 48.1,CHF)；δC(CDCl3,101MHz):164.42(d,3JCF 24.1,C＝O),85.27(d,2JCF 197.3,CF),53.54(CH3)；m/z(GC-EI+),151(9％,[M+H]+),119(36％,[M-CH3O]+),91(51％,[M-CO2CH3]+),59(100％,[M-CHFCO2CH3]+)。
在下文中，描述了本公开内容的实施例。
(实验实施例1至11)
通过以下程序制造了如图11和12所示的层压膜型二次电池。
如下制造了正极33。首先，将91质量分数的正极活性材料(锂钴氧化物(LiCoO2))、3质量分数的正极粘结剂(聚偏二氟乙烯)和6质量分数的正极导电剂(石墨)混合以获得正极混合物。随后，将正极混合物置于有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，并且此后，搅拌有机溶剂以制备糊状正极混合物浆料。随后，通过使用涂覆设备用正极混合物浆料涂覆正极集电体33A(具有12μm厚度的带状铝箔)的两个表面，并且此后，干燥正极混合物浆料以形成正极活性材料层33B。最后，通过使用辊压机压缩模制正极活性材料层33B。
如下制造了负极34。首先，将95质量分数的负极活性材料(具有20μm的中值粒径D50的石墨)和5质量分数的负极结合剂(聚偏二氟乙烯)混合以获得负极混合物。随后，将负极混合物置于有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，并且此后，搅拌有机溶剂以获得糊状负极混合物浆料。随后，通过使用涂覆设备用负极混合物浆料涂覆负极集电体34A(具有15μm厚度的带状铜箔)的两个表面，并且此后，干燥负极混合物浆料以形成负极活性材料层34B。最后，通过使用辊压机压缩模制负极活性材料层34B。
如下制备了电解液。将电解质盐(六氟磷酸锂(LiPF6))加入到溶剂(碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)中，并搅拌溶剂。此后，将另一种溶剂(作为不饱和环状碳酸酯的碳酸亚乙烯酯(VC))和氰基化合物(由式(1-3)至(1-5)所表示的的化合物中的每一种)另外加入到溶剂中，并搅拌溶剂。在这种情况下，溶剂的混合比(重量比)为碳酸亚乙酯：碳酸亚丙酯＝50:50，并且电解质盐相对于溶剂的含量为1mol/kg。不饱和环状碳酸酯在电解液中的含量(wt％)和氰基化合物在电解液中的含量(wt％)如表1所示。
在这种情况下，为了比较，除了不使用氰基化合物之外，通过类似程序制备了电解液。此外，为了比较，除了使用另外的化合物(由式(14-1)和(14-2)所表示的化合物中的每一种)替代氰基化合物之外，通过类似的程序制备了电解液。另外的化合物的种类和另外的化合物在电解液中的含量如表1所示。
在本文中，作为由式(14-1)所表示的化合物，使用了来自Astatech,Inc.的化合物。相反，合成由式(1-3)至(1-5)和(14-2)所表示的化合物的程序如下所述。
如下合成了由式(1-3)所表示的化合物。首先，制备了其中0.01g甲醇钠溶解在20ml(＝20dm3)的甲醇中的溶液，并且此后，将0.3g氟丙二酸二甲酯加入到溶液中。随后，将0.52g丙烯腈加入到溶液中，并且此后，(在60℃的温度下)搅拌溶液(搅拌时间1小时)。然后，在真空气氛中从溶液中除去溶剂以获得残余物。随后，将30ml水分三次加入到残余物中以分散残余物。然后，通过使用30ml乙酸乙酯，分三次提取残余物，并且此后，通过使用30ml盐水，分三次清洗残余物。随后，通过使用硫酸镁(MgSO4)干燥残余物，并且此后，将干燥的残余物在真空气氛中浓缩以获得黄色油状组分。然后，通过使用蒸馏装置(kugelrohr)蒸馏油状组分以获得化合物A(二甲基2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯)(合成量0.24g和产率59％)。随后，将5g化合物A、2.09g氯化锂和0.58g水加入到100ml二甲亚砜中以获得反应混合物。然后，将反应混合物加热至110℃的温度，并且此后，将反应混合物保持在所述温度(保持时间为1.5小时)。随后，将300ml水加入到反应混合物中，并且此后，通过使用50ml二乙醚，分六次进行提取以选出有机层。然后，通过使用30ml水，分三次清洗有机层，并且此后，通过使用30ml盐水，分三次清洗有机层。随后，通过使用硫酸镁干燥有机层，并且此后，在真空气氛中从有机层中除去溶剂以获得粗产物。最后，通过使用蒸馏装置(kugelrohr)蒸馏粗产物(在110℃和15毫巴)以获得由式(1-3)所表示的化合物(合成量1.64g和产率46％)。
通过使用核磁共振(NMR)设备，对通过如上所述的程序所合成的由式(1-3)所表示的化合物的分析提供了以下结果(NMR谱)。
δH(CDCl3,400MHz)5.04(1H,ddd,2JHF＝48.3Hz,3JHH＝7.9Hz,3JHH＝4.0Hz,CFH),3.84(3H,s,CH3),2.64-2.49(2H,m,CFHCH2),2.42-2.18(2H,m,CH2CN)；δF(CDCl3,376MHz)-194.70(ddd,2JHF＝48.4Hz,3JHF＝26.1Hz,3JHF＝20.5Hz)；δC(CDCl3,101MHz)168.66(d,2JCF＝23.3Hz,C＝O),118.02(s,CN),86.56(d,1JCF＝187.0Hz,CF),52.79(s,CH3),28.32(d,2JCF＝21.3Hz,CHF-CH2),12.74(d,3JCF＝4.7Hz,CH2-CN)
此外，通过使用气相色谱质谱仪(gas chromatograph mass spectrometer)(GCMS)，由式(1-3)所表示的化合物的分析结果(GCEI+)为m/z＝146.1(1％,[M+H]+),114.1(5％,[M-OCH3]+),86.1(21％,[M-O2CH3]+)。
在其中合成由式(1-4)所表示的化合物的情况下，实施了与其中合成由式(1-3)所表示的化合物的情况下的程序类似的程序(33％产率)，不同之处在于，使用溴丁腈代替丙烯腈，并且获得了3g化合物B(二甲基2-(3-氰基丙基)-2-氟丙二酸酯)代替5g化合物A(二甲基2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯)。
在其中合成由式(1-5)所表示的化合物的情况下，实施了与其中合成由式(1-3)所表示的化合物的情况下的程序类似的程序(33％产率)，不同之处在于，使用溴戊腈代替丙烯腈，并且获得了3g化合物C(二甲基2-(3-氰基丁基)-2-氟丙二酸酯)代替5g的(二甲基2-(2-氰基乙基)-2-氟丙二酸酯)。
如下合成了由式(14-2)所表示的化合物。首先，将其中22.85ml丙二酸二甲酯和4.65g硝酸铜(II)水合物溶解在100ml乙腈中的溶液置于250ml氟化容器中以获得反应混合物。随后，将反应混合物冷却至约2℃的温度，并且此后，通过使用顶置搅拌器搅拌反应混合物(转速650rpm)。然后，通过使用氮气对氟化容器进行吹扫(5分钟)，并且此后，将氟气(20vol％，在氮气中，235mmol)引入氟化容器(流速80ml/min，引入时间5.5小时)。随后，在真空气氛中从反应混合物中除去溶剂以获得残余物。然后，通过使用50ml水和50ml乙酸乙酯分离和提取残余物，并且此后，通过使用50ml乙酸乙酯提取水层。随后，通过使用20ml饱和碳酸氢钠(NaHCO3)水溶液，分三次清洗有机层，并且此后，通过使用20ml盐水，分三次清洗有机层。然后，通过使用硫酸镁干燥有机层，并且此后，在真空气氛中从有机层中除去溶剂以获得粗产物。最后，通过使用蒸馏装置(kugelrohr)蒸馏粗产物(在110℃和15毫巴)以获得由式(14-2)所表示的化合物(合成量17.28g和产率58％)。
通过使用核磁共振(NMR)设备，对通过如上所述的程序所合成的由式(14-2)所表示的化合物的分析提供了以下结果(NMR谱)。
δH(CDCl3,400MHz)5.32(1H,d,2JHF 48.1Hz,CFH),3.88(6H,s,CH3)；δF(CDCl3,376MHz)-195.21(d,2JHF 48.1,CHF)；δC(CDCl3,101MHz)164.42(d,3JCF 24.1,C＝O),85.27(d,2JCF 197.3,CF),53.54(CH3)
此外，通过使用气相色谱质谱仪(GCMS)，由式(14-2)所表示的化合物的分析结果(GCEI+)为m/z＝151(9％,[M+H]+),119(36％,[M-CH3O]+),91(51％,[M-CO2CH3]+),59(100％,[M-CHFCO2CH3]+)。
如下组装二次电池。首先，通过焊接将由铝制成的正极引线31附接至正极集电体33A，并且通过焊接将由铜制成的负极引线32附接至负极集电体34A。随后，将正极33和负极34与之间的隔膜35(厚度15μm的微孔聚乙烯膜)一起层压以获得层压体。然后，将层压体在纵向方向上螺旋卷绕，并且将保护带37附接到螺旋卷绕层压体的最外周部上以制造螺旋卷绕体。最后，将外包装件40(外部：厚度25μm的尼龙膜/厚度40μm的铝箔/厚度30μm的聚丙烯膜：内部)折叠以插入螺旋卷绕体，并且此后，将外包装件40的三个侧面上的外缘热熔合以形成袋状物。在这种情况下，将封闭附接膜41插入到正极引线31和外包装件40之间，并且将封闭附接膜41插入到负极引线32和外包装件40之间。最后，将电解液注入由外包装件40所形成的袋状物内部以用电解液浸渍螺旋卷绕体，并且此后，将外包装件40剩余一个侧面上的外缘在减压环境中热熔合。
因此，形成了螺旋卷绕电极体30，并且将螺旋卷绕电极体30密封在外包装件40内部以完成层压膜型二次电池。在其中制造二次电池的情况下，调节正极活性材料的量和负极活性材料的量以使得完全充电状态下的电压(所谓的电池电压)为4.45V。
检查储存之后的膨胀特性和储存之后的电阻特性以评价二次电池的电池特性，并且由此获得了表1中所示的结果。
如下检查膨胀特性。首先，将二次电池中的每一个在常温环境中(在23℃的温度下)充电和放电以稳定二次电池中的每一个的状态。随后，将二次电池中的每一个在相同环境中充电，并且此后，测量二次电池中的每一个的厚度(储存之前的厚度)。然后，将处于充电状态的二次电池中的每一个在高温环境中(在60℃的温度下)储存200h，并且此后，测量二次电池中的每一个的厚度(储存之后的厚度)。随后，计算了储存之后的膨胀率(％)＝[(储存之后的厚度-储存之前的厚度)/储存之前的厚度]×100。最后，评价了储存之后的膨胀率。在这种情况下，其中储存之后的膨胀率等于或者小于30％的情况为“A”，其中储存之后的膨胀率大于30％并且等于或者小于35％的情况为“B”，其中储存之后的膨胀率大于35％并且等于或者小于40％的情况为“C”，并且其中储存之后的膨胀率大于40％的情况为“D”。
应注意当对二次电池中的每一个充电时，以1mA/cm2的电流密度和恒定电流对二次电池中的每一个充电直至电压达到4.45V，并且此后，以4.45V的恒定电压对二次电池中的每一个充电直至电流密度达到0.02mA/cm2。当对二次电池中的每一个放电时，以1mA/cm2的电流密度对二次电池中的每一个放电直至电压达到3V。
如下检查了储存之后的电阻特性。首先，通过如上所述的程序稳定二次电池中的每一个的状态。随后，在常温环境中(在23℃的温度下)对二次电池中的每一个进行一次充电和放电循环，并且此后，测量二次电池中的每一个的电阻(储存之前的电阻)。然后，将二次电池中的每一个在高温环境中(在60℃的温度下)储存，并且此后，测量二次电池中的每一个的电阻(储存之后的电阻)。随后，计算了储存之后的电阻率＝储存之后的电阻/储存之前的电阻。应注意充电和放电条件类似于其中检查储存之后的膨胀特性的情况下的充电和放电条件。
表1与储存之后的膨胀率值一起显示了基于储存之后的膨胀率值的测定结果。此外，将实验实施例9中的储存之后的电阻率(电阻比，electrical resistance ratio)的值作为1.00，对储存之后的电阻率的值进行归一化。
[表1]
Figure BDA0002221891930000971
如可以从表1中看到的，取决于包括在电解液中的添加剂的种类，电池特性大幅度改变。在下文中，将其中电解液既不包括氰基化合物也不包括其它化合物的实验实施例9的评价结果(储存之后的膨胀率)和储存之后的电阻率视为比较标准。
更具体地，在其中电解液包括其它化合物(实验实施例10和11)的情况下，在一些情况下，储存之后的膨胀率轻微改善，并且储存之后的电阻率增加。
与此相反，在其中电解液包括氰基化合物(实验实施例1至8)的情况下，独立于氰基化合物的种类，储存之后的膨胀率大幅度改善，同时抑制了储存之后的电阻率的过度增加。
在这种情况下，在其中氰基化合物在电解液中的含量为包括两个端点的0.1wt％至5wt％的情况下，储存之后的膨胀率充分改善。具体地，在其中含量为包括两个端点的0.5wt％至5wt％的情况下，储存之后的膨胀率进一步改善。可替换地，在其中含量为包括两个端点的0.1wt％至3wt％的情况下，储存之后的电阻率进一步降低，同时维持了良好的储存之后的膨胀率，并且在其中含量为包括两个端点的0.1wt％至1wt％的情况下，储存之后的电阻率还进一步降低，同时维持了良好的储存之后的膨胀率。因此，在其中含量为包括两个端点的0.5wt％至3wt％的情况下，储存之后的电阻率进一步降低，同时大幅度改善了储存之后的膨胀率，并且在其中含量为包括两个端点的0.5wt％至1wt％的情况下，储存之后的电阻率还进一步降低，同时大幅度改善了储存之后的膨胀率。
此外，在其中电解液包括不饱和环状碳酸酯以及氰基化合物的情况下，储存之后的电阻率进一步降低，同时维持了储存之后的膨胀率。
如可以从表1中的结果看到的，在其中电解液包括氰基化合物的情况下，储存之后的膨胀特性和储存之后的电阻特性均得到改善。因此，在二次电池中实现了优良的电池特性。
尽管以上已参考一些实施方式和实施例描述了本公开内容，但是本公开内容不限于此，并且可以以多种方式改变。
更具体地，已参考圆柱型二次电池和层压膜型二次电池进行了描述；然而，二次电池不限于此，并且可以是例如任何其它二次电池，如方型二次电池和硬币型二次电池。
此外，已参考其中电池元件具有螺旋卷绕结构的实施例进行了描述。然而，电池元件的结构不限于此。例如，电池元件可以具有任何其它结构，如层压结构。
另外，已参考锂离子二次电池和锂金属二次电池进行了描述；然而，二次电池不限于此。二次电池可以是例如其中能够嵌入和脱嵌锂的负极活性材料的容量设置为小于正极容量的二次电池，从而通过来源于锂嵌入现象和锂脱嵌现象的容量以及来源于锂析出现象和锂溶解现象的容量之和获得负极容量。
此外，已参考使用锂作为电极反应物的二次电池进行了描述；然而，电极反应物不限于锂。电极反应物可以是例如长周期型元素周期表中的任何其它第1族元素如钠和钾，长周期型元素周期表中的第2族元素如镁和钙，以及其它轻金属如铝。
注意，本说明书中所述的效果是说明性的和非限制性的。本公开内容可以具有本说明书中所述的那些之外的效果。
应注意本公开内容可以具有以下构造。
(1)
一种用于二次电池的非水电解质，其包括：
极性非质子溶剂；
碱金属盐；和
至少一种添加剂，其中所述添加剂为选自具有通式I的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930000991
其中Z1、Z2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br、I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中Z1和Z2可以是相等的(相同的)或不同的；和
其中X1和X2可以是相等的(相同的)或不同的。
(2)
根据(1)所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述至少一种添加剂是选自具有通式I-I的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930001001
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)或者卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；和
其中R1和R2不一起形成环状化合物；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
(3)
根据(1)所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述至少一种添加剂是选自具有通式I-II的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930001011
其中R1、R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
(4)
根据(1)所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述至少一种添加剂是选自具有通式I-III的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930001012
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代烷基((-CnX2n+1)或者(-CH2-CnX2n+1))、卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；和
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
(5)
一种用于二次电池的非水电解质，其包括：
极性非质子溶剂；
碱金属盐；和
至少一种添加剂，其中所述添加剂为选自具有通式I-IV的化合物的至少一种化合物
Figure BDA0002221891930001021
其中R1为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
其中R2为烷基(-CnH2n+1)、环烷基、烯基(CnH2n)、芳基(-Ar)、杂芳基；具有卤素X的卤代环烷基((-CnX2n)或者(-CH2-CnX2n))、卤代烯基(CnXn)、卤代芳基(-Ar-X)、卤代杂芳基，所述卤素X为F、Cl、Br或I；烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、卤代芳氧基；-CN-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-环烷基、-芳基、-杂芳基；卤素(-F、-Cl、-Br、-I)或者腈(-CN)；
但是其中R1、R2各自不是卤代烷基；
其中X1、X2为H；卤素X(X为F、Cl、Br或I)；卤代烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-CN-取代的-烷基、-烯基、-芳基、-杂芳基；-NO2-取代的-烷基、-烯基、-芳基或者-杂芳基；
但是其中X1和X2不同时为氢H；
其中R1、R2可以是相等的或不同的；和
其中X1、X2可以是相等的或不同的。
(6)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.001至10wt％之间，优选地在0.01至5wt％之间，更优选地在0.1至3wt％之间。
(7)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述非水电解质中所述至少一种添加剂的量在0.01至2wt％之间，优选地在0.01至1.8wt％之间，更优选地在0.1至1.6wt％之间。
(8)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述非水电解质中的所述至少一种添加剂为选自具有通式I-I、I-II或者I-III的化合物的化合物的混合物。
(9)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其包括至少一种其它添加剂或化合物，诸如，但不限于，碳酸亚乙烯酯、碳酸氟代亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯、丁二腈。
(10)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其为液体或聚合物-凝胶电解质。
(11)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述极性非质子溶剂具体地选自一种或多种环酯碳酸酯(环状碳酸酯)、一种或多种链酯碳酸酯(链状碳酸酯)、一种或多种内酯、一种或多种链羧酸酯(链状羧酸酯)和其它极性非质子溶剂。
(12)
根据前述权利要求中任一项所述的用于二次电池的非水电解质，其中所述碱金属盐为一种或多种Li盐。
(13)
一种二次电池，其包括：
正极，
负极，和
根据(1)至(12)中任一项所述的非水电解质，
其中所述二次电池具体地为二次Li离子电池。
(14)
根据(13)所述的二次电池，
其中所述正极是嵌入型正极，其包括能够可逆嵌入和脱嵌Li离子的一种或多种类型的活性正极材料，
具体地，包括一种或多种层状、尖晶石或橄榄石结构类型的过渡金属氧化物，诸如，但不限于，选自Co、Ni、Mn、V、Fe以及它们的组合的一种或多种金属；
和/或其中所述负极为嵌入型负极，其包括能够可逆嵌入和脱嵌Li离子的一种或多种类型的活性负极材料，
诸如，但不限于，可石墨化碳、非可石墨化碳、石墨、Li-金属、Si、Si氧化物、Si合金、Sn、Sn氧化物、LiTi2O5、Sn合金。
(15)
一种包括根据(13)或(14)所述的二次电池的电气装置，
其中所述电气装置是电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具或者电子设备。
(16)
根据权利要求1至12中任一项所述的非水电解质在下述中的用途：
电化学装置，
诸如，但不限于，二次电池、超级电容器，
电气装置，
诸如，但不限于，电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、电子设备。
(17)
一种二次电池，其包括：
正极；
负极；和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
[化学式18]
Figure BDA0002221891930001051
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是氰基、一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
(18)
根据(17)所述的二次电池，其中在R2中，所述一价链烃氰基是其中将一个或多个氰基引入烷基的基团。
(19)
根据(18)所述的二次电池，其中所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团。
(20)
根据(19)所述的二次电池，其中所述烷基中碳的数目为3或更多。
(21)
根据(17)至(20)中任一项所述的二次电池，其中
在R1和X2中，所述一价烃基是烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基和其中这些基团中的两种或更多种彼此结合的一价基团中的一种，和
在X1和X2中，所述卤素基团是氟基、氯基、溴基和碘基之一。
(22)
根据(17)至(21)中任一项所述的二次电池，其中
R1是烷基，
R2是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，
X1是氟基，和
X2是氢基。
(23)
根据(17)至(22)中任一项所述的二次电池，其中所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内。
(24)
根据(17)至(23)中任一项所述的二次电池，其中所述二次电池是锂离子二次电池。
(25)
一种二次电池用电解液，其包括由以下化学式(1)所表示的氰基化合物，
[化学式19]
Figure BDA0002221891930001061
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是氰基、一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
(26)
一种电池组，其包括：
根据(17)至(24)中任一项所述的二次电池；
控制所述二次电池的运行的控制部；和
根据来自所述控制部的指令切换所述二次电池的运行的开关部。
(27)
一种电动车辆，其包括：
根据(17)至(24)中任一项所述的二次电池；
将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；
根据所述驱动力运行的驱动部；和
控制所述二次电池的运行的控制部。
(28)
一种电力存储系统，其包括：
根据(17)至(24)中任一项所述的二次电池；
从所述二次电池供应电力的一个或多个电气装置；和
控制从所述二次电池向所述一个或多个电气装置供应电力的控制部。
(29)
一种电动工具，其包括：
根据(17)至(24)中任一项所述的二次电池；和
从所述二次电池供应电力的可移动部。
(30)
一种电子设备，其包括根据(17)至(24)中任一项所述的二次电池作为电力供应源。
本领域技术人员应理解，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求书或其等价物的范围内。
参考符号列表
20，30 螺旋卷绕电极体
21，33 正极
21A，33A 正极集电体
21B，33B 正极活性材料层
22，34 负极
22A，34A 负极集电体
22B，34B 负极活性材料层
23，35 隔膜
36 电解质层
40 外包装件。

Claims (11)

1.一种二次电池，包括：
正极；
负极；和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式1]
Figure FDA0003836453330000011
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述烷基中碳的数目为3或更多。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中
在R1和X2中，所述一价烃基是烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基和其中这些基团中的两种或更多种彼此结合的一价基团中的一种，和
在X1和X2中，所述卤素基团是氟基、氯基、溴基和碘基之一。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中
R1是烷基，
R2是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，
X1是氟基，和
X2是氢基。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是锂离子二次电池。
6.一种二次电池用电解液，包括由以下式(1)所表示的氰基化合物，所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式2]
Figure FDA0003836453330000021
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
7.一种电池组，包括：
二次电池；
控制所述二次电池的运行的控制部；和
根据来自所述控制部的指令切换所述二次电池的运行的开关部，
所述二次电池包括
正极，
负极，和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式3]
Figure FDA0003836453330000031
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
8.一种电动车辆，包括：
二次电池；
将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；
根据所述驱动力运行的驱动部；和
控制所述二次电池的运行的控制部，
所述二次电池包括
正极，
负极，和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式4]
Figure FDA0003836453330000041
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
9.一种电力存储系统，包括：
二次电池；
从所述二次电池供应电力的一个或多个电气装置；和
控制从所述二次电池向所述一个或多个电气装置供应电力的控制部，
所述二次电池包括
正极，
负极，和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式5]
Figure FDA0003836453330000051
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
10.一种电动工具，包括：
二次电池；和
从所述二次电池供应电力的可移动部，
所述二次电池包括
正极，
负极，和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式6]
Figure FDA0003836453330000052
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
11.一种包括二次电池作为电力供应源的电子设备，所述二次电池包括正极，
负极，和
包括由以下式(1)所表示的氰基化合物的电解液，
所述电解液中所述氰基化合物的含量在包括两个端点的0.1wt％至5wt％的范围内，
[化学式7]
Figure FDA0003836453330000061
其中R1是一价烃基和一价卤代烃基之一，R2是一价链烃氰基和一价卤代链烃氰基之一，所述一价链烃氰基是其中将一个氰基引入烷基末端的基团，X1是卤素基团，X2是氢基、卤素基团、一价烃基和一价卤代烃基之一。
CN201880023206.2A 2017-03-31 2018-03-30 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途 Active CN110800150B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17164208.5 2017-03-31
EP17164208 2017-03-31
JP2017-164109 2017-08-29
JP2017164109 2017-08-29
PCT/JP2018/013531 WO2018181856A1 (en) 2017-03-31 2018-03-30 Non-aqueous electrolytes and electrolytic solutions comprising electrolyte stabilizing materials, secondary batteries comprising the same, and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110800150A CN110800150A (zh) 2020-02-14
CN110800150B true CN110800150B (zh) 2022-11-29

Family

ID=61972181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880023206.2A Active CN110800150B (zh) 2017-03-31 2018-03-30 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20200028213A1 (zh)
JP (1) JP7031683B2 (zh)
CN (1) CN110800150B (zh)
WO (1) WO2018181856A1 (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015159109A (ja) * 2014-01-22 2015-09-03 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3496460B2 (ja) * 1997-06-13 2004-02-09 ダイキン工業株式会社 電解液およびそれを用いるリチウム２次電池
US6045950A (en) * 1998-06-26 2000-04-04 Duracell Inc. Solvent for electrolytic solutions
DE10037627A1 (de) * 2000-08-02 2002-02-14 Solvay Fluor & Derivate Neuartige Verwendung von Difluormalonsäureestern
JP2005317403A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Sony Corp 電解質およびそれを用いた電池
US8163195B2 (en) * 2006-06-30 2012-04-24 Otsuka Chemical Co., Ltd. Additives for electrolyte solution and electrolyte solution
US8795884B2 (en) 2008-05-07 2014-08-05 Hitachi Maxell, Ltd. Nonaqueous secondary battery and electronic device
KR101802342B1 (ko) * 2008-11-13 2017-11-28 삼성에스디아이 주식회사 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지
KR20120062776A (ko) * 2009-09-15 2012-06-14 우베 고산 가부시키가이샤 비수 전해액 및 그것을 이용한 전기화학 소자
JP5978787B2 (ja) 2012-06-11 2016-08-24 ソニー株式会社 非水二次電池用電解液、非水二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
KR102022363B1 (ko) * 2012-11-21 2019-09-18 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2016052542A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
KR101937898B1 (ko) 2015-10-29 2019-01-14 주식회사 엘지화학 비수 전해액 첨가제, 이를 포함하는 비수전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
CN106356562A (zh) * 2016-10-28 2017-01-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015159109A (ja) * 2014-01-22 2015-09-03 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20220302500A1 (en) 2022-09-22
JP7031683B2 (ja) 2022-03-08
JP2020522836A (ja) 2020-07-30
US20200028213A1 (en) 2020-01-23
WO2018181856A1 (en) 2018-10-04
CN110800150A (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104868163B (zh) 二次电池用非水电解质溶液、二次电池和电力存储系统
KR102164406B1 (ko) 전해액 재료, 전해액 및 이차 전지
WO2018047499A1 (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN110100336B (zh) 二次电池
JP6593307B2 (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN110945705B (zh) 二次电池用电解液、二次电池、电池包、电动车辆、电力储存系统、电动工具及电子设备
JP6520956B2 (ja) リチウムイオン二次電池用電解液、リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
JP5910066B2 (ja) リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
JP2013131395A (ja) 二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
JP2012054156A (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電動工具、電気自動車および電力貯蔵システム
JP6065627B2 (ja) リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
JP6593305B2 (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN110326149B (zh) 二次电池用电解液、二次电池、电池包、电动车辆、电力储存系统、电动工具及电子设备
WO2015186517A1 (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN109891653B (zh) 二次电池用电解液、二次电池、电池组、电动车辆以及电子设备
CN110313097B (zh) 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
JP6131868B2 (ja) リチウム二次電池用非水電解液、リチウム二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN110800150B (zh) 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途
JP6135798B2 (ja) リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
CN107004907B (zh) 二次电池用电解液、二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子装置
JP2016081645A (ja) 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant