CN116250124A - 电化学装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种电化学装置，其具备负极、正极以及配置在所述负极与所述正极之间的隔膜。在本发明的电化学装置中，负极是含有镁的电极，与含有富勒烯类的含富勒烯类层接触。电化学装置的电解液含有溶剂和包含在所述溶剂中的镁盐而成。

Description

电化学装置
技术领域
本发明涉及一种电化学装置。
背景技术
作为电化学装置，有电容器、空气电池、燃料电池以及二次电池等，用于各种用途。电化学装置具备正极以及负极，并且具有用于在该正极与负极之间输送离子的电解液。
例如，作为以镁电池为代表的电化学装置的电极，设置有由镁构成的电极或至少含有镁的电极(以下，将这样的电极也称为“含有镁的电极”或简称为“镁电极”，将使用含有镁的电极的电化学装置也称为“镁电极系的电化学装置”)。镁与锂相比，资源更丰富并且价格更便宜。另外，镁能够通过氧化还原反应取出的每单位体积的电量一般较大，用于电化学装置时的安全性也较高。因此，镁电池作为代替锂离子电池的下一代二次电池而受到关注。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利公开公报US2013/252112A1
发明内容
发明所要解决的技术问题
本申请的发明人注意到在镁电池中仍然存在需要克服的技术问题，并且发现有必要采取相应的对策。具体而言，本申请的发明人发现存在以下的技术问题。
在负极使用了镁的镁电池中，循环特性的改善是重要的技术问题之一。关于这一点，虽然可以考虑通过改变Mg电解液和正极材料等的种类来应对，但现状是仍然希望改善循环特性。
作为二次电池而广泛使用的锂离子电池，虽然能够通过电解液的添加剂来改善其循环特性，但是延伸到镁电池则难以用同样的添加剂来应对。这是因为在镁电池的电解液中Mg配位结构非常脆弱，具有对于锂离子电池用的添加剂而言会损害Mg析出溶解的活性的倾向。即，镁电池的电解液通常难以改善循环特性。
此外，在镁电池中，提高能量密度也是重要的技术问题之一。特别是，有时初次放电时的放电电压因负极过电压而降低，不能充分抑制这样的电压下降。
本发明是鉴于上述技术问题而完成的。即，本发明的主要目的在于，提供一种电化学装置，其具备含有镁的电极，并且具有优异的循环特性和更高的能量密度。
用于解决技术问题的技术方案
本申请的发明人试图通过在新的方向上采取措施来解决上述技术问题，而不是在现有技术上延伸。其结果是，完成了实现上述主要目的的电解液的发明。
在本发明中，
提供一种电化学装置，具备负极、正极以及配置在所述负极与所述正极之间的隔膜，
所述负极是含有镁的电极，
所述电化学装置的电解液含有溶剂和包含在所述溶剂中的镁盐而成，
所述负极与含有富勒烯类的含富勒烯类层接触。
发明的效果
本发明的电化学装置提供了一种改善了循环特性以及能量密度的电化学装置。即，本发明的电化学装置虽然是所谓的“镁电极系”，但进一步改善了循环特性以及能量密度的电化学装置。该改善的循环特性以及能量密度使镁电极系的电化学装置更适合实际环境的使用。
需要说明的是，本说明书中说明的效果仅是示例的定位，并不限定于此，另外，也可以具有附加的效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的镁电极系的电化学装置(特别是电池)的概念图。
图2是作为本发明的一个实施方式提供的镁二次电池(圆筒型的镁二次电池)的示意剖视图。
图3是作为本发明的一个实施方式提供的镁二次电池(平板型的层压膜型镁二次电池)的示意立体图。
图4是本发明的一个实施方式中作为电容器提供的电化学装置的示意剖视图。
图5是本发明的一个实施方式中作为空气电池提供的电化学装置的示意剖视图。
图6是本发明的一个实施方式中作为燃料电池提供的电化学装置的示意剖视图。
图7是表示将作为本发明的一个实施方式提供的镁二次电池应用于电池包的情况下的电路结构例的框图。
图8A、图8B以及图8C是分别表示作为本发明的一个实施方式应用了镁二次电池的电动车辆、电力存储系统以及电动工具的结构的框图。
图9是示意性地表示本说明书的“实施例”中制作的电池的展开图。
图10表示在本说明书的“实施例”中得到的充放电曲线的结果(实施例1)。
图11表示在本说明书的“实施例”中得到的充放电曲线的结果(实施例2)。
图12表示在本说明书的“实施例”中得到的充放电曲线的结果(比较例1)。
图13表示在本说明书的“实施例”中得到的比容量与放电电压的关系(实施例3以及比较例2)。
图14是表示含富勒烯类层部分地覆盖负极的方式的示意剖视图。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式所涉及的“电化学装置”。虽然根据需要参照附图进行说明，但图示的内容仅是为了理解本发明而示意性且例示的内容，外观和尺寸比等可能与实物不同。
在本说明书中提及的各种数值范围，只要不附加“小于”、“比……大”以及“比……大”这样的特别的用语，就是指还包含下限以及上限的数值(即，上限值以及下限值)本身。即，例如以1～10这样的数值范围为例，数值范围1～10解释为包括下限值的“1”，并且还包括上限值的“10”。
在本发明中，“电化学装置”在广义上是指能够利用电化学反应取出能量的装置。狭义上，本发明中的“电化学装置”是指具备一对电极以及电解质，特别是随着离子的移动而进行充电以及放电的装置。虽然仅是示例，作为电化学装置，除了二次电池以外，还能够列举出电容器、空气电池以及燃料电池等。
[电化学装置]
本发明的实施方式(以下也称为“本实施方式”)所涉及的电化学装置是能够利用电化学反应取出能量的装置。
本实施方式所涉及的电化学装置是具备负极、正极以及配置在负极与正极之间的隔膜的电化学装置。如后所述，在本实施方式所涉及的电化学装置中，优选该负极为含有镁的电极，而正极为含有硫的电极，即硫电极。即，在一个优选的方式中，本实施方式所涉及的电化学装置为镁(Mg)-硫(S)电极的电化学装置。
本说明书中使用的“硫电极”广义上是指具有硫(S)作为活性成分(即，活性物质)的电极。狭义上，“硫电极”是指至少含有硫而成的电极，例如是指含有S8和/或聚合物状的硫等硫(S)而成的电极，特别是指这样的正极。
硫电极可以含有硫以外的成分，例如可以含有导电助剂和/或粘结剂等。虽然仅是示例，硫电极中的硫的含量以电极整体为基准优选为5质量％以上且95质量％以下，例如70质量％以上且90质量％以下左右。
作为导电助剂，例如能够列举出石墨、碳纤维、炭黑、碳纳米管等碳材料，能够使用它们的一种或混合两种以上使用。作为碳纤维，例如能够使用气相生长碳纤维(VaporGrowth Carbon Fiber：VGCF(注册商标))等。作为炭黑，例如能够使用乙炔黑和/或科琴黑等。作为碳纳米管，例如能够使用单壁碳纳米管(SWCNT)和/或双壁碳纳米管(DWCNT)等多壁碳纳米管(MWCNT)等。只要是导电性良好的材料，也能够使用碳材料以外的材料，例如也能够使用Ni粉末等金属材料和/或导电性高分子材料等。
作为粘结剂，例如能够列举出聚偏氟乙烯(PVdF)和/或聚四氟乙烯(PTFE)等氟系树脂、聚乙烯醇(PVA)系树脂和/或苯乙烯-丁二烯共聚橡胶(SBR)系树脂等高分子树脂。另外，作为粘结剂，也可以使用导电性高分子。作为导电性高分子，例如能够使用取代或未取代的聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩/以及由选自它们中的一种或两种构成的(共)聚合物等。
另外，本说明书中使用的“含有镁的电极”广义上是指具有镁(Mg)作为活性成分(即，活性物质)的电极。狭义上，“含有镁的电极”是指由镁构成的电极，例如是指含有镁金属或镁合金而成的电极，特别是指这样的负极。需要说明的是，这样的含有镁的电极虽然也可以含有镁金属或镁合金以外的成分，但在一个优选的方式中成为由镁的金属体构成的电极(例如，由纯度90％以上，优选纯度95％以上，更优选纯度98％以上的镁金属的单体物构成的电极)。
构成负极的材料(具体而言，负极活性物质)由于是“含有镁的电极”，因此优选由镁金属单体、镁合金或镁化合物构成。在负极由镁的金属单体物(例如镁板等)构成的情况下，该金属单体物的Mg纯度例如为90％以上，优选为95％以上，更优选为98％以上。负极例如能够由板状材料或箔状材料制作，但并不限定于此，也能够使用粉末形成(赋形)。
负极也能够采用在其表面附近形成有负极活性物质层的结构。例如，负极包括具有镁离子传导性的层作为负极活性物质层，该层含有镁(Mg)，并且还含有碳(C)、氧(O)、硫(S)以及卤素中的至少任意一种。这样的负极活性物质层仅是示例的范畴，可以在40eV以上且60eV以下的范围具有源自镁的单一的峰。作为卤素，例如能够列举出选自由氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)以及碘(I)构成的组中的至少一种。在该情况下，可以在从负极活性物质层的表面到与该表面垂直的方向(深度方向)2×10-7m的深度范围内，在40eV以上且60eV以下的范围内具有源自镁的单一峰。这是因为负极活性物质层从其表面到其内部具有良好的电化学活性。另外，由于相同的理由，镁的氧化状态也可以在从负极活性物质层的表面向深度方向2×10-7m的范围内大致恒定。在此，负极活性物质层的表面是指在本说明书中负极活性物质层的两面内构成电极的表面一侧的面，背面是指与该表面相反一侧的面，即构成集电体和负极活性物质层的界面一侧的面。负极活性物质层是否含有上述元素，能够基于XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy：X射线光电子能谱)法来确认。另外，基于XPS法，同样能够确认负极活性物质层具有上述峰、以及具有镁的氧化状态。
在本实施方式所涉及的电化学装置中，正极和负极通过隔膜分离，该隔膜在防止由两极的接触引起的短路的同时使镁离子通过。这样的隔膜可以是无机隔膜和/或有机隔膜。作为无机隔膜，例如能够列举出玻璃过滤器以及玻璃纤维。作为有机隔膜，例如能够列举出由聚四氟乙烯、聚丙烯和/或聚乙烯等构成的合成树脂制的多孔膜，也能够是将这些两种以上的多孔膜层叠而成的结构。其中，聚烯烃制的多孔膜的短路防止效果优异，并且能够通过断路效应而提高电池的安全性，所以优选。
在本实施方式所涉及的电化学装置中，负极与含富勒烯类层接触。在本实施方式中，由于电化学装置的负极与富勒烯类接触，因此可以改善循环特性以及能量密度。
含富勒烯类层中的层可以是连续覆盖覆盖对象的层，也可以是部分地覆盖覆盖对象的层。含富勒烯类层与负极接触的方式例如是含富勒烯类层是覆盖负极的覆盖层的方式(第一方式)、以及含富勒烯类层是隔膜的方式(第二方式)。需要说明的是，也可以组合第一方式和第二方式。在含富勒烯类层是隔膜和/或覆盖负极的覆盖层的情况下，本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置更容易呈现更高的循环特性以及能量密度。
在第一方式中，含富勒烯类层是覆盖负极的覆盖层。含富勒烯类层含有富勒烯类，也可以由富勒烯类构成。含富勒烯类层例如可以连续地覆盖负极表面，或者可以部分地覆盖负极表面而使负极表面的一部分露出。连续或部分地覆盖负极表面的方式例如能够通过电子显微镜来确认。需要说明的是，“富勒烯类”能够通过可见光/紫外线吸收光谱法(UV)、红外线吸收光谱法(IR)、核磁共振光谱法(NMR)和/或质量分析法(MS(包括GC-MS和/或LS-MS等))等来鉴定。
在含富勒烯类层含有富勒烯类的情况下，富勒烯类在含富勒烯类层的总质量中，例如可以含有90重量％以上、95重量％以上、97重量％以上、98重量％以上、99重量％以上、99.5重量％以上、99.9重量％以上或99.95重量％以上。
参照图14，说明后者的方式(即，第一方式中，含富勒烯类层为部分地覆盖负极的覆盖层的方式)的一例。图14是表示含富勒烯类层部分地覆盖负极的方式的示意剖视图。在含富勒烯类层2由包含多个富勒烯的粒子(以下也称为“富勒烯类粒子”)2a构成的情况下，多个富勒烯类粒子2a二维地连接在负极1的表面上。相邻的富勒烯类粒子2a相互接触。多个富勒烯类粒子2a的一部分相互分离，在分离的部位，负极1的表面的一部分露出。另外，含富勒烯类层2可以通过在垂直于负极表面的方向上堆叠富勒烯类粒子2a而构成。例如，这样的含富勒烯类层2能够通过将富勒烯类粒子2a的分散液滴加到负极1的表面上以形成涂布膜，然后使涂布膜干燥而形成。富勒烯类粒子2a可以在分散液中以一次粒子的状态分散，也可以以一次粒子凝聚而形成凝聚体的二次粒子的状态分散。
在第二方式中，含富勒烯类层是隔膜。在本实施方式所涉及的电化学装置中，通过具有至少一部分表面被富勒烯类覆盖的隔膜与负极接触的结构，负极与富勒烯类接触。例如，在隔膜具有多个孔隙，含富勒烯类层由多个富勒烯类粒子构成的情况下，除了与第一方式同样地连续或部分地覆盖隔膜的表面以外，富勒烯类粒子有时会进入或嵌入到孔隙中。
在本实施方式中，“循环特性以及能量密度改善”是指在具备“与含富勒烯类层接触的负极”、并且加入了含有“镁盐”的电解液的镁电极系的电化学装置中，与除了不具备“与含富勒烯类层接触的负极”以外在同一镁电极系的电化学装置中的循环特性以及能量密度相比，该循环特性以及能量密度得到改善。在循环特性方面，特别是指反复进行充放电循环时的放电容量维持率相对变高(参照图13)。在能量密度方面，特别是指放电电压相对变高(参照图10～11)。
在此，本说明书中的“循环特性”广义上是指即使反复充放电也能够更充分地抑制放电容量的降低的特性。狭义上，“循环特性”是指基于通过以下的循环试验得到的放电容量维持率的特性，“循环特性改善”是指其放电容量维持率相对较高。
·循环试验
循环试验在25℃的恒温槽中进行。放电是以0.1mA的电流值进行恒流放电直至0.7V的放电终止电压。放电后停止1小时后，开始充电。充电是以0.1mA的电流值进行恒流放电直至2.2V的充电终止电压，充电后停止1小时。重复该充放电循环20次。在该情况下，将循环后的电池单元放电容量相对于初期放电容量的比例作为循环后的容量维持率。
在此，本说明书中的“能量密度”广义上是指由负极过电压引起的放电电压的降低(电压下降)被更充分地抑制的特性。狭义上，“能量密度”是指基于通过上述循环试验得到的放电电压(特别是第一个循环的放电电压)的特性，“能量密度提高”是指该放电电压相对较高。
具备与含富勒烯类层接触的负极并且加入了含有“镁盐”的电解液的镁电极系的电化学装置可以改善该循环特性以及能量密度。这在电化学装置具备硫电极作为正极的情况下尤其如此。即，本实施方式所涉及的电化学装置的正极优选为硫电极。在具备这样的镁电极-硫电极的对的电化学装置(以下也称为“镁-硫电极系的电化学装置”或“Mg-S电池”等)的情况下，可以起到进一步改善本实施方式所涉及的电化学装置的循环特性以及能量密度的效果。当像这样循环特性以及能量密度变得更高时，镁-硫电极系的电化学装置在实际环境中的使用适应性变得更高，更容易实现所需的装置。假设镁-硫电极系的电化学装置是二次电池，通过本实施方式，发现了更适合实际使用的Mg-S电池的可能性。
富勒烯类例如是未取代的富勒烯或富勒烯衍生物。作为未取代的富勒烯，例如是选自由C60(化学式1)、C70、C84、C90以及C96构成的组中的至少一种富勒烯。在富勒烯类是选自由C60、C70、C84、C90以及C96构成的组中的至少一种富勒烯的情况下，本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置更容易呈现更高的循环特性以及能量密度。富勒烯衍生物是在未取代的富勒烯上附加或取代了官能团的富勒烯。附加或取代的官能团的数量例如为1～10的整数。作为这样的官能团，例如是选自由烷基、烯基、环烷基、烷氧基、芳基、氨基、羟基、硝基、酰基以及卤基构成的组中的至少一种官能团。其中，富勒烯类优选为未取代的富勒烯，更优选为C60。
[化学式1]
Figure BDA0004119950040000101
富勒烯类可以单独选自由上述未取代的富勒烯以及富勒烯衍生物构成的组中的一种，也可以组合两种以上。在富勒烯类是组合了两种以上的情况下，两种以上的富勒烯类中的一种可以作为主成分包含在富勒烯类中。在此，在本说明书中，主成分是指富勒烯类总含量中含有90重量％以上、95重量％以上、97重量％以上、98重量％以上、99重量％以上、99.5重量％以上、99.9重量％以上或99.95重量％以上的成分。例如，在富勒烯类由C60、C60以外的未取代的富勒烯构成的情况下，富勒烯类可以在富勒烯类层含量中含有99.5重量％以上的C60。
在本实施方式所涉及的电化学装置中，电解液至少含有溶剂和包含在溶剂中的镁盐而成。
溶剂例如是选自由直链醚、环状醚以及二烷基砜构成的组中的至少一种溶剂。在溶剂是选自由直链醚、环状醚以及二烷基砜构成的组中的至少一种溶剂的情况下，本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置更容易呈现更高的循环特性以及能量密度。
直链醚例如是具有由通式：
[化学式2]
Figure BDA0004119950040000102
[通式中，R'以及R”各自独立地为碳原子数1以上且10以下的烃基，彼此可以相同也可以不同，n为1以上且10以下的整数]表示的乙烯氧基结构单元的醚。在直链醚是具有由上述通式表示的乙烯氧基结构单元的醚的情况下，本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置更容易呈现更高的循环特性以及能量密度。
本实施方式所涉及的镁电极系的电解液中使用的直链醚溶剂的乙烯氧基结构单元为一个以上。在此所说的“乙烯氧基结构单元”是指在本说明书中由亚乙基和氧原子结合而成的分子结构单元(-O-C2H4-)，这样的分子结构单元在直链醚中含有一个以上。例如，以含有一个乙烯氧基结构单元的情况为例，可以是二甲氧基乙烷/DME(乙二醇二甲基醚)和/或二乙氧基乙烷/DEE(乙二醇二乙基醚)等直链醚。
在一个优选的方式中，乙烯氧基结构为一个，即直链醚为二甲氧基乙烷。另外，在一个优选的方式中，在直链醚中含有两个以上的分子结构单元(-O-C2H4-)。从其他的切入点来看，可以说，镁电极系的电解液中的直链醚优选具有2分子以上二醇脱水缩合而成的结构。
直链醚的上述通式中的R'以及R”各自独立地表示烃基。因此，R'以及R”可以分别独立地为脂肪族烃基、芳香族烃基和/或芳香脂肪族烃基。在此，本说明书中的“直链醚”是指至少乙烯氧基结构单元的部位没有分支(即，不具有分支结构)。这是指直链醚的上述通式中的R'以及R”不一定必须是直链结构，也可以具有分支结构。以一个优选方式来说，本实施方式所涉及的镁电极系的电解液中使用的直链醚，是不仅乙烯氧基结构单元的部位不具有分支结构，而且R'以及R”也不具有分支结构的二醇系醚。
优选为，在本实施方式中，在像这样直链醚具有“乙烯氧基结构单元”的情况下，和“与含富勒烯类层接触的负极”相互作用，容易改善镁电极系的电化学装置中的循环特性以及能量密度。即，由于在电解液中至少具有“乙烯氧基结构单元”的直链醚的溶剂和“与含富勒烯类层接触的负极”共存，因此可以在循环特性以及能量密度方面得到相当好的效果。
另外，如果直链醚具有“两个或更多乙烯氧基结构单元”，则和“与含富勒烯类层接触的负极”的存在相互作用，更容易改善镁电极系的电化学装置中的循环特性以及能量密度。即，通过在电解液中至少具有“两个或更多乙烯氧基结构单元”的直链醚的溶剂和“与含富勒烯类层接触的负极”共存，可以在循环特性以及能量密度上得到更显著的效果。可以认为，这是因为“与含富勒烯类层接触的负极”和含有镁盐的具有“两个或更多乙烯氧基结构单元”的直链醚溶剂相互作用，有效地作用于镁电极系的电化学装置的循环特性以及能量密度。
作为具有两个或更多乙烯氧基结构单元的直链醚，没有特别限定，例如能够列举出二乙二醇系醚、三乙二醇系醚、四乙二醇系醚以及五乙二醇系醚、六乙二醇系醚等。同样地，具有两个或更多乙烯氧基结构单元的直链醚可以是七乙二醇系醚、八乙二醇系醚、九乙二醇系醚、十乙二醇系醚等，进一步而言，可以是具有更多乙烯氧基结构单元的聚乙二醇系醚。
在本实施方式中的直链醚的一个优选的方式中，碳原子数1以上且10以下的烃基为脂肪族烃基。即，关于包含在本实施方式所涉及的镁电极系的电解液中的直链醚，上述通式中的R'以及R”可以分别独立地为碳原子数1以上且10以下的脂肪族烃基。所述优选方式中的所述直链醚没有特别限定，例如能够列举出以下列举的乙二醇系醚、二乙二醇系醚、三乙二醇系醚、四乙二醇系醚、五乙二醇系醚以及六乙二醇系醚。同样地，所述优选方式中的所述直链醚可以是七乙二醇系醚、八乙二醇系醚、九乙二醇系醚以及十乙二醇系醚。其中，上述通式中的R'以及R”各自独立地优选碳原子数1以上且4以下的脂肪族烃基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基以及正丁基这样的碳原子数1以上且4以下的低级烷基)。
(乙二醇系醚)
作为乙二醇系醚，例如能够列举出：乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基甲基醚、乙二醇甲基丙基醚、乙二醇丁基甲基醚、乙二醇甲基戊基醚、乙二醇甲基己基醚、乙二醇甲基庚基醚和乙二醇甲基辛基醚；
乙二醇二乙基醚、乙二醇乙基丙基醚、乙二醇丁基乙基醚、乙二醇乙基戊基醚、乙二醇乙基己基醚、乙二醇乙基庚基醚和乙二醇乙基辛基醚；
乙二醇二丙基醚、乙二醇丁基丙基醚、乙二醇丙基戊基醚、乙二醇丙基己基醚、乙二醇丙基庚基醚和乙二醇丙基辛基醚；
乙二醇二丁基醚、乙二醇丁基戊基醚、乙二醇丁基己基醚、乙二醇丁基庚基醚和乙二醇丁基辛基醚；
乙二醇二戊基醚、乙二醇己基戊基醚、乙二醇庚基戊基醚和乙二醇辛基戊基醚；
乙二醇二己基醚、乙二醇庚基己基醚和乙二醇己基辛基醚；
乙二醇二庚基醚和乙二醇庚基辛基醚；以及
乙二醇二辛基醚。
(二乙二醇系醚)
作为二乙二醇系醚，例如能够列举出：二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇甲基丙基醚、二乙二醇丁基甲基醚、二乙二醇甲基戊基醚、二乙二醇甲基己基醚、二乙二醇甲基庚基醚、二乙二醇甲基辛基醚；
二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基丙基醚、二乙二醇丁基乙基醚、二乙二醇乙基戊基醚、二乙二醇乙基己基醚、二乙二醇乙基庚基醚和二乙二醇乙基辛基醚；
二乙二醇二丙基醚、二乙二醇丁基丙基醚、二乙二醇丙基戊基醚、二乙二醇丙基己基醚、二乙二醇丙基庚基醚和二乙二醇丙基辛基醚；
二乙二醇二丁基醚、二乙二醇丁基戊基醚、二乙二醇丁基己基醚、二乙二醇丁基庚基醚、二乙二醇丁基辛基醚；
二乙二醇二戊基醚、二乙二醇己基戊基醚、二乙二醇庚基戊基醚和二乙二醇辛基戊基醚；
二乙二醇二己基醚、二乙二醇庚基己基醚和二乙二醇己基辛基醚；
二乙二醇二庚基醚、二乙二醇庚基辛基醚；以及
二乙二醇二辛基醚。
(三乙二醇系醚)
作为三乙二醇系醚，例如能够列举出：三乙二醇二甲基醚、三乙二醇乙基甲基醚、三乙二醇甲基丙基醚、三乙二醇丁基甲基醚、三乙二醇甲基戊基醚、三乙二醇甲基己基醚、三乙二醇甲基庚基醚和三乙二醇甲基辛基醚；
三乙二醇二乙基醚、三乙二醇乙基丙基醚、三乙二醇丁基乙基醚、三乙二醇乙基戊基醚、三乙二醇乙基己基醚、三乙二醇乙基庚基醚、三乙二醇乙基辛基醚；
三乙二醇二丙基醚、三乙二醇丁基丙基醚、三乙二醇丙基戊基醚、三乙二醇丙基己基醚、三乙二醇丙基庚基醚和三乙二醇丙基辛基醚；
三乙二醇二丁基醚、三乙二醇丁基戊基醚、三乙二醇丁基己基醚、三乙二醇丁基庚基醚、三乙二醇丁基辛基醚；
三乙二醇二戊基醚、三乙二醇己基戊基醚、三乙二醇庚基戊基醚和三乙二醇辛基戊基醚；
三乙二醇二己基醚、三乙二醇庚基己基醚、三乙二醇己基辛基醚；
三乙二醇二庚基醚和三乙二醇庚基辛基醚；以及
三乙二醇二辛基醚。
(四乙二醇系醚)
作为四乙二醇系醚，例如能够列举出：四乙二醇二甲基醚、四乙二醇乙基甲基醚、四乙二醇甲基丙基醚、四乙二醇丁基甲基醚、四乙二醇甲基戊基醚、四乙二醇甲基己基醚、四乙二醇甲基庚基醚和四乙二醇甲基辛基醚；
四乙二醇二乙基醚、四乙二醇乙基丙基醚、四乙二醇丁基乙基醚、四乙二醇乙基戊基醚、四乙二醇乙基己基醚、四乙二醇乙基庚基醚和四乙二醇乙基辛基醚；
四乙二醇二丙基醚、四乙二醇丁基丙基醚、四乙二醇丙基戊基醚、四乙二醇丙基己基醚、四乙二醇丙基庚基醚和四乙二醇丙基辛基醚；
四乙二醇二丁基醚、四乙二醇丁基戊基醚、四乙二醇丁基己基醚、四乙二醇丁基庚基醚、四乙二醇丁基辛基醚；
四乙二醇二戊基醚、四乙二醇己基戊基醚、四乙二醇庚基戊基醚和四乙二醇辛基戊基醚；
四乙二醇二己基醚、四乙二醇庚基己基醚、四乙二醇己基辛基醚；
四乙二醇二庚基醚和四乙二醇庚基辛基醚；以及
四乙二醇二辛基醚。
(五乙二醇系醚)
作为五乙二醇系醚，例如能够列举出：五乙二醇二甲基醚、五乙二醇乙基甲基醚、五乙二醇甲基丙基醚、五乙二醇丁基甲基醚、五乙二醇甲基戊基醚、五乙二醇甲基己基醚、五乙二醇甲基庚基醚和五乙二醇甲基辛基醚；
五乙二醇二乙基醚、五乙二醇乙基丙基醚、五乙二醇丁基乙基醚、五乙二醇乙基戊基醚、五乙二醇乙基己基醚、五乙二醇乙基庚基醚和五乙二醇乙基辛基醚；
五乙二醇二丙基醚、五乙二醇丁基丙基醚、五乙二醇丙基戊基醚、五乙二醇丙基己基醚、五乙二醇丙基庚基醚和五乙二醇丙基辛基醚；
五乙二醇二丁基醚、五乙二醇丁基戊基醚、五乙二醇丁基己基醚、五乙二醇丁基庚基醚、五乙二醇丁基辛基醚；
五乙二醇二戊基醚、五乙二醇己基戊基醚、五乙二醇庚基戊基醚和五乙二醇辛基戊基醚；
五乙二醇二己基醚、五乙二醇庚基己基醚、五乙二醇己基辛基醚；
五乙二醇二庚基醚和五乙二醇庚基辛基醚；和
五乙二醇二辛基醚。
(六乙二醇系醚)
作为六乙二醇系醚，例如能够列举出：六乙二醇二甲基醚、六乙二醇乙基甲基醚、六乙二醇甲基丙基醚、六乙二醇丁基甲基醚、六乙二醇甲基戊基醚、六乙二醇甲基己基醚、六乙二醇甲基庚基醚和六乙二醇甲基辛基醚；
六乙二醇二乙基醚、六乙二醇乙基丙基醚、六乙二醇丁基乙基醚、六乙二醇乙基戊基醚、六乙二醇乙基己基醚、六乙二醇乙基庚基醚和六乙二醇乙基辛基醚；
六乙二醇二丙基醚、六乙二醇丁基丙基醚、六乙二醇丙基戊基醚、六乙二醇丙基己基醚、六乙二醇丙基庚基醚和六乙二醇丙基辛基醚；
六乙二醇二丁基醚、六乙二醇丁基戊基醚、六乙二醇丁基己基醚、六乙二醇丁基庚基醚、六乙二醇丁基辛基醚；
六乙二醇二戊基醚、六乙二醇己基戊基醚、六乙二醇庚基戊基醚和六乙二醇辛基戊基醚；
六乙二醇二己基醚、六乙二醇庚基己基醚、六乙二醇己基辛基醚；
六乙二醇二庚基醚和六乙二醇庚基辛基醚；以及
六乙二醇二辛基醚。
需要说明的是，所述优选方式中的所述直链醚同样地，可以是七乙二醇系醚、八乙二醇系醚、九乙二醇系醚以及十乙二醇系醚等，进一步而言，可以是聚乙二醇系醚。
另外，环状醚例如是四氢呋喃。二烷基砜例如可以由通式：
R'-SO2-R”表示，
[通式中，R'以及R”各自独立地为碳原子数1以上且4以下的烃基，彼此可以相同也可以不同]。
在本实施方式中的二烷基砜的一个优选方式中，碳原子数1以上且4以下的烃基为脂肪族烃基。即，关于包含在本实施方式所涉及的电化学装置的电解液中的二烷基砜，关于二烷基砜的上述通式中的R'以及R”可以分别独立地为1以上且4以下的脂肪族烃基(碳原子数1以上且4以下的低级烷基)。作为二烷基砜，没有特别限定，例如可以是二甲基砜、甲基乙基砜、甲基正丙基砜、甲基异丙基砜、甲基正丁基砜、甲基异丁基砜、甲基仲丁基砜、甲基叔丁基砜、乙基甲基砜、二乙基砜、乙基正丙基砜、乙基异丙基砜、乙基正丁基砜、乙基异丁基砜、乙基仲丁基砜、乙基叔丁基砜、二正丙基砜、二异丙基砜、正丙基正丁基砜、正丁基乙基砜、异丁基乙基砜、仲丁基乙基砜以及二正丁基砜。
本实施方式中的镁电极系的电解液含有镁盐而成。镁盐可以是一种，或者也可以是由更多种类构成的镁盐。镁盐优选为选自由卤化镁、镁全氟烷基磺酰亚胺以及镁双六烷基二硅烷构成的组中的至少一种镁盐。通过使用这样的镁盐，本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置更容易呈现更高的循环特性以及能量密度。
这样的镁盐能够由通式MgXn(其中，n为1或2，X为1价或2价的阴离子)表示。在X是卤素(更具体而言，是F、Cl、Br以及I)的情况下，镁盐形成卤金属盐(卤化镁)。作为卤金属盐，能够列举出选自由氟化镁(MgF2)、氯化镁(MgCl2)、溴化镁(MgBr2)以及碘化镁(MgI2)构成的组中的至少一种。其中，优选使用氯化镁作为卤金属盐。氯化镁(MgCl2)和“与含富勒烯类层接触的负极”相互作用，可以促进电化学装置的高循环特性以及能量密度。
在X具有由通式(R3Si)2N表示的二硅烷结构(通式中，R为碳原子数1以上且10以下的烃基)的情况下，由通式MgXn(其中，n为1或2，X为1价或2价的阴离子)表示的镁盐形成具有二硅烷结构的镁盐。通式中，R优选为碳原子数1以上且10以下的脂肪族烃基，更优选为碳原子数1以上且4以下的低级烷基。这样的镁盐优选为六烷基二硅烷的镁盐(镁双六烷基二硅烷(Mg(HRDS)2)，其中，R为烷基)。具有这样的二硅烷结构的“镁盐”和“与含富勒烯的层接触的负极”相互作用，可以促进镁电极系的电化学装置的高循环特性以及能量密度。
在X具有酰亚胺(优选为磺酰亚胺)作为分子结构的情况下，由通式MgXn(其中，n为1或2，X为1价或2价的阴离子)表示的镁盐形成酰亚胺金属盐。酰亚胺金属盐优选为全氟烷基磺酰亚胺的镁盐(镁全氟烷基磺酰亚胺：Mg((Rf1SO2)2N)2)。在通式中，Rf1可以是碳原子数1以上且10以下的全氟烷基、碳原子数1以上且8以下的全氟烷基、碳原子数1以上且6以下的全氟烷基、碳原子数1以上且4以下的全氟烷基、碳原子数1以上且3以下的全氟烷基、或者碳原子数1以上且2以下的全氟烷基。这样的酰亚胺金属盐和“与含富勒烯类层接触的负极”相互作用，可以促进电化学装置的高循环特性以及能量密度。作为一个示例，酰亚胺金属盐可以是双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺镁，即Mg(TFSI)2。该Mg(TFSI)2在本实施方式所涉及的电化学装置中容易实现高循环特性以及能量密度。在一个优选方式中，Mg(TFSI)2和上述卤金属盐(特别是氯化镁(MgCl2))以及“与含富勒烯类层接触的负极”相互作用，可以促进镁电极系电化学装置的高循环特性以及能量密度。
另外，也可以是X为其他阴离子的情况，例如可以是选自由高氯酸镁(Mg(ClO4)2)、硝酸镁(Mg(NO3)2)、硫酸镁(MgSO4)、乙酸镁(Mg(CH3COO)2)、三氟乙酸镁(Mg(CF3COO)2)、四氟硼酸镁(Mg(BF4)2)、四苯基硼酸镁(Mg(B(C6H5)4)2)、六氟磷酸镁(Mg(PF6)2)、六氟砷酸镁(Mg(AsF6)2)以及全氟烷基磺酸的镁盐(Mg(Rf2SO3)2)(其中，Rf2为全氟烷基)构成的组中的至少一种镁盐。
在另一优选实施方式中，镁盐为两种盐，是卤金属盐和酰亚胺金属盐的组合。卤金属盐例如可以是氯化镁(MgCl2)，酰亚胺盐可以是全氟烷基磺酰亚胺的镁盐，例如Mg(TFSI)2。MgCl2以及Mg(TFSI)2是稳定性比较高的Mg盐。因此，即使在直链醚溶剂中以高浓度含有MgCl2以及Mg(TFSI)2，也能够得到较高的安全性。这可以得到与使用了现有的AlCl3以及格氏试剂的电解液不同的优点。而且，由于MgCl2以及Mg(TFSI)2的反应性较低，因此不产生与硫的电化学反应以外的副反应，可以期待更高容量化。此外，由于镁的析出溶解的过电压较低，因此充放电的滞后与以往的报告例相比变窄，在这一点上也有望实现装置的高能量密度化。此外，能够使Mg盐总浓度非常高，离子传导率较高，可以期待高速率特性，并且凝固点更低，沸点更高，所以能够实现温度区域较宽的电化学装置。
作为镁盐，在使用卤金属盐和酰亚胺金属盐的组合等两种盐的情况下，它们的物质量可以是相同程度(如果以一个具体例子来说，它们可以是相互等摩尔量)。虽然没有特别限定，但如果以MgCl2以及Mg(TFSI)2的组合为例，则MgCl2:Mg(TFSI)2的摩尔比可以为1:0.3～1.7左右，例如1:0.4～1.6或1:0.5～1.5左右，或者，根据直链醚的种类，也可以为1:0.7～1.3左右，例如1:0.85～1.25左右。
在本实施方式所涉及的电化学装置中，电解液还可以含有富勒烯类作为添加剂。在该情况下，向含有溶剂和包含在溶剂中的镁盐而成的电解液中加入富勒烯的量优选为少量。在这一点上，电解液中的富勒烯类的含量(电解液的整体基准)可以比电解液中的镁盐的含量(电解液的整体基准)少。在一个优选方式中，电解液中的富勒烯类的含量(富勒烯类相对于电解液的总量的量)为电解液中的镁盐的含量(镁盐相对于电解液的总量的量)的1/2以下、1/5以下或1/10以下等。
换言之，以电解液为基准的富勒烯类的摩尔浓度可以少于以电解液为基准的镁盐的含量。虽然仅是示例，但电解液中的富勒烯类的含量例如可以相当于0.5M以下(电解液的整体基准)、0.1M以下(电解液的整体基准)、0.05M以下(电解液的整体基准)或0.01M以下(电解液的整体基准)等极少量的添加量。即使是这样的较少的含量，在本实施方式中也可以起到进一步改善镁电极系的电化学装置的循环特性以及能量密度的效果。
本实施方式所涉及的电解液是所谓的“镁电极系”的电解液。即使是这样的镁电极系的电解液，通过添加“富勒烯类”特别是可以进一步改善循环特性，可以说是极其有用的效果。这是因为，假设Mg配位结构非常脆弱时，一般认为难以利用添加剂改善循环特性。即，在本实施方式中，虽然是“镁电极系”的电化学装置，但通过循环特性以及能量密度的改善，可以提供更适合在实际环境中使用的电池利用途径。
本实施方式所涉及的电化学装置能够具备上述的电解液以及由保持电解液的保持体构成的高分子化合物构成的电解质层。
高分子化合物可以通过电解液溶胀。在该情况下，被电解液溶胀的高分子化合物可以是凝胶状的。作为这样的高分子化合物，例如能够列举出聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、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、腈-丁二烯橡胶、聚苯乙烯和/或聚碳酸酯。特别是，从更重视电化学稳定性的观点来看，可以是聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯或聚环氧乙烷。电解质层可以是固体电解质层。
本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置能够作为二次电池构成，图1表示该情况的概念图。如图所示，充电时，镁离子(Mg2+)从正极10通过电解质层12向负极11移动，由此将电能转换为化学能并蓄电。在放电时，镁离子从负极11通过电解质层12返回到正极10，从而产生电能。
在电化学装置是由上述的电解液构成的电池(一次电池或二次电池)时，该电池例如可以能够作为笔记本电脑、PDA(便携信息终端)、移动电话、智能手机、无绳电话的母机或子机、摄录机、数码静态相机、电子书籍、电子词典、便携音乐播放器、收音机、耳机、游戏机、导航系统、存储卡、心脏起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视接收器、立体声、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负载调节器、信号灯、铁路车辆、高尔夫球车、电动推车和/或电动汽车(包括混合动力汽车)等的驱动用电源或辅助用电源使用。另外，能够作为以住宅为代表的建筑物或发电设备用的电力存储用电源等搭载，或者用于向它们供给电力。在电动汽车中，通过供给电力将电力转换为驱动力的转换装置一般是电机。作为进行与车辆控制有关的信息处理的控制装置(控制部)，包括基于与电池的余量有关的信息进行电池余量显示的控制装置等。另外，也能够在所谓智能电网中的蓄电装置中使用电池。这样的蓄电装置不仅能够供给电力，还能够通过从其他电力源接受电力的供给来进行蓄电。作为其他电力源，例如能够使用火力发电、原子能发电、水力发电、太阳能电池、风力发电、地热发电和/或燃料电池(包括生物燃料电池)等。
在二次电池、进行与二次电池有关的控制的控制单元(或控制部)、以及具有内包二次电池的外包装的电池包中能够应用本实施方式所涉及的电化学装置(即，二次电池)。在该电池包中，控制单元例如进行与二次电池有关的充放电、过放电或过充电的控制。
能够将本实施方式所涉及的电化学装置(即，二次电池)应用于从二次电池接受电力的供给的电子设备。
也能够将本实施方式所涉及的电化学装置应用于电动车辆中的二次电池，该电动车辆具有从二次电池接受电力的供给并转换为车辆的驱动力的转换装置、以及基于与二次电池有关的信息进行与车辆控制有关的信息处理的控制装置(或控制部)。在这样的电动车辆中，转换装置典型地从二次电池接受电力的供给并驱动电机，使其产生驱动力。电机的驱动也可以利用再生能量。另外，控制装置(或控制部)例如基于二次电池的电池余量进行与车辆控制有关的信息处理。这样的电动车辆例如除了电动汽车、电动摩托车、电动自行车以及铁路车辆等以外，还包括所谓混合动力车。
能够将本实施方式所涉及的电化学装置(即，二次电池)应用于构成为从二次电池接受电力的供给和/或从电力源向二次电池供给电力的电力系统。这样的电力系统只要大致使用电力即可，可以是任意的电力系统，也包括单纯的电力装置。该电力系统例如包括智能电网、家用能量管理系统(HEMS)和/或车辆等，也能够蓄电。
能够将本实施方式所涉及的电化学装置(即，二次电池)应用于电力存储用电源，该电力存储用电源构成为连接至具有二次电池并被供给电力的电子设备。该电力存储用电源的用途不限，基本上能够用于任何电力系统或电力装置，例如能够用于智能电网。
本实施方式所涉及的电化学装置的更详细的事项、更具体的方式等其他事项，在上述的“用于本实施方式所涉及的电化学装置的电解液”中进行了说明，所以为了避免重复而省略说明。
在此，进一步详述本实施方式所涉及的镁电极系的电化学装置作为二次电池提供的情况。以下，也将该二次电池称为“镁二次电池”。
作为本实施方式所涉及的电化学装置的镁二次电池，对于能够将其作为驱动用/工作用的电源或电力蓄积用的电力存储源利用的机械、设备、器具、装置、系统(多个设备等的集合体)，没有特别限定，都能够应用。作为电源使用的镁二次电池(例如镁-硫二次电池)可以是主电源(优先使用的电源)，也可以是辅助电源(代替主电源或从主电源切换使用的电源)。在使用镁二次电池作为辅助电源的情况下，主电源不限于镁二次电池。
作为镁二次电池(特别是镁-硫二次电池)的用途，具体而言，能够例示出摄像机或录像机、数码静态相机、移动电话、个人计算机、电视接收器、各种显示装置、无绳电话、立体声耳机、音乐播放器、便携式收音机、电子书和/或电子报纸等电子纸、包括PDA的便携信息终端等各种电子设备、电气设备(包括便携式电子设备)；玩具；电动剃须刀等便携式生活器具；室内灯等照明器具；起搏器和/或助听器等医用电子设备；存储卡等存储用装置；作为可拆装的电源用于个人计算机等的电池包；电钻和/或电锯等电动工具；为了防备紧急情况等而预先蓄积电力的家用电池系统等电力存储系统和/或家庭能量服务器(家用蓄电装置)、电力供给系统；蓄电单元和/或备用电源；电动汽车、电动摩托车、电动自行车和/或赛格威(注册商标)等电动车辆；航空器和/或船舶的电力驱动力转换装置(具体而言，例如动力用电机)的驱动，但并不限定于这些用途。
其中，镁二次电池(特别是镁-硫二次电池)应用于电池包、电动车辆、电力存储系统、电力供给系统、电动工具、电子设备和/或电气设备等是有效的。电池包是使用了镁二次电池的电源，是所谓的电池组等。电动车辆是将镁二次电池作为驱动用电源而工作(例如行驶)的车辆，也可以是一并具备二次电池以外的驱动源的汽车(例如混合动力汽车等)。电力存储系统(例如电力供给系统)是将镁二次电池作为电力存储源使用的系统。例如，在家用的电力存储系统(电力供给系统)中，由于在作为电力存储源的镁二次电池中蓄积有电力，因此能够利用电力来使用家用的电气产品等。电动工具是将镁二次电池作为驱动用的电源而使可动部(例如钻头等)可动的工具。电子设备或电气设备是将镁二次电池作为工作用的电源(即，电力供给源)而发挥各种功能的设备。
以下，对圆筒型的镁二次电池以及平板型的层压膜型的镁二次电池进行说明。
图2表示圆筒型的镁二次电池100的示意剖视图。在镁二次电池100中，在大致中空圆柱状的电极结构体收纳部件111的内部收纳有电极结构体121以及一对绝缘板112、113。电极结构体121例如能够通过隔着隔膜126层叠正极122和负极124而得到电极结构体后，卷绕电极结构体而制作。电极结构体收纳部件(例如电池罐)111具有一个端部封闭、另一个端部开放的中空结构，由铁(Fe)和/或铝(Al)等制作。一对绝缘板112、113以夹着电极结构体121，并且相对于电极结构体121的卷绕周面垂直地延伸的方式配置。电池盖114、安全阀机构115以及热敏电阻元件(例如，PTC元件、正温度系数元件)116经由垫圈117铆接在电极结构体收纳部件111的开放端部，由此密闭电极结构体收纳部件111。电池盖114例如由与电极结构体收纳部件111相同的材料制作。安全阀机构115以及热敏电阻元件116设置在电池盖114的内侧，并且安全阀机构115经由热敏电阻元件116与电池盖114电连接。在安全阀机构115中，当由于内部短路和/或来自外部的加热等而使内压达到一定程度以上时，盘状板115A翻转。由此，切断电池盖114与电极结构体121的电连接。为了防止由大电流引起的异常发热，热敏电阻元件116的电阻随着温度的升高而增加。垫圈117例如由绝缘性材料制成。也可以在垫圈117的表面涂布沥青等。
在电极结构体121的卷绕中心插入有中心销118。但是，中心销118也可以不插入卷绕中心。在正极122上连接有由铝等导电性材料制作的正极引线部123。具体而言，正极引线部123安装在正极集电体上。在负极124上连接有由铜等导电性材料制作的负极引线部125。具体而言，负极引线部125安装在负极集电体上。负极引线部125焊接在电极结构体收纳部件111上，与电极结构体收纳部件111电连接。正极引线部123焊接在安全阀机构115上，并且与电池盖114电连接。需要说明的是，在图2所示的例子中，负极引线部125为一处(卷绕的电极结构体的最外周部)，但也有设置在两处(卷绕的电极结构体的最外周部以及最内周部)的情况。
电极结构体121由正极122和负极124隔着隔膜126层叠而成，正极122具有形成在正极集电体上(更具体而言，在正极集电体的两面上)的正极活性物质层，负极124具有形成在负极集电体上(更具体而言，在负极集电体的两面上)的负极活性物质层。在安装正极引线部123的正极集电体的区域没有形成正极活性物质层，在安装负极引线部125的负极集电体的区域没有形成负极活性物质层。
镁二次电池100例如能够基于以下的步骤来制造。
首先，在正极集电体的两面形成正极活性物质层，在负极集电体的两面形成负极活性物质层。
接着，使用焊接法等，在正极集电体上安装正极引线部123。另外，使用焊接法等，在负极集电体上安装负极引线部125。接着，隔着由微多孔性聚乙烯膜构成的隔膜126，将正极122和负极124层叠、卷绕(更具体而言，将正极122/隔膜126/负极124/隔膜126的电极结构体(即，层叠结构体)卷绕)，制作电极结构体121之后，在最外周部粘贴保护胶带(未图示)。之后，将中心销118插入电极结构体121的中心。接着，在用一对绝缘板112、113夹持电极结构体121的同时，将电极结构体121收纳在电极结构体收纳部件111的内部。在该情况下，使用焊接法等，将正极引线部123的前端部安装于安全阀机构115，并且将负极引线部125的前端部安装于电极结构体收纳部件111。之后，基于减压方式注入电解液，使电解液浸渍在隔膜126中。接着，隔着垫圈117将电池盖114、安全阀机构115以及热敏电阻元件116铆接在电极结构体收纳部件111的开口端部。
接着，对平板型的层压膜型的二次电池进行说明。图3表示该二次电池的示意分解立体图。在该二次电池中，基本上与上述相同的电极结构体221收纳在由层压膜构成的外包装部件200的内部。电极结构体221能够通过隔着隔膜以及电解质层将正极和负极层叠之后，将该层叠结构体卷绕而制作。在正极上安装有正极引线部223，在负极上安装有负极引线部225。电极结构体221的最外周部由保护带保护。正极引线部223以及负极引线部225从外包装部件200的内部向外部沿相同的方向突出。正极引线部223由铝等导电性材料形成。负极引线部225由铜、镍和/或不锈钢等导电性材料形成。
外包装部件200是能够沿图3所示的箭头R的方向折叠的一张膜，并且在外包装部件200的一部分中设置有用于收纳电极结构体221的凹陷(例如，压花)。例如，外包装部件200是依次层叠了熔接层、金属层和表面保护层的层压膜。在二次电池的制造工序中，在以熔接层彼此隔着电极结构体221对置的方式折叠外包装部件200之后，将熔接层的外周缘部彼此熔接。另外，外包装部件200可以由通过粘接剂等彼此贴合的两张单独的层压膜构成。熔接层例如由聚乙烯和/或聚丙烯等的膜构成。金属层例如由铝箔等构成。表面保护层例如由尼龙和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯等构成。其中，外包装部件200优选为依次层叠了聚乙烯膜、铝箔、尼龙膜的铝层压膜。另外，外包装部件200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。具体而言，可以由从外侧依次层叠了尼龙膜、铝箔、无拉伸聚丙烯膜的耐湿性的铝层压膜构成。
为了防止外部气体的侵入，将密合膜201插入到外包装部件200与正极引线部223之间以及外包装部件200与负极引线部225之间。密合膜201可以由对于正极引线部223以及负极引线部225具有密合性的材料、例如聚烯烃树脂等构成，更具体而言，可以由聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯等聚烯烃树脂构成。
在上述的说明中，主要考虑了二次电池，但本公开事项同样适用于其他电化学装置，例如电容器、空气电池以及燃料电池等。以下对此进行说明。
如图4的示意剖视图所示，本实施方式所涉及的电化学装置能够作为电容器提供。在电容器中，正极31以及负极32隔着浸渍有电解液的隔膜33对置地配置。需要说明的是，浸渍有本实施方式所涉及的电解液的凝胶电解质膜可以配置在隔膜33、正极31以及负极32中的至少一个的表面上。附图标记35、36表示集电体，附图标记37表示垫圈。
或者，如图5的概念图所示，本实施方式所涉及的电化学装置也能够作为空气电池提供。该空气电池例如由以下部件构成：氧选择性透过膜47，难以透过水蒸气，选择性地使氧透过；空气极侧集电体44，由导电性的多孔材料构成；多孔的扩散层46，配置在该空气极侧集电体44与多孔正极41之间，由导电性材料构成；多孔正极41，含有导电性材料和催化剂材料；隔膜以及电解液(或含有电解液的固体电解质)43，难以通过水蒸气；负极 42，脱嵌镁离子；负极侧集电体45；以及外包装体 48，收纳这些各层。
通过氧选择性透过膜47，空气(例如大气)51中的氧52选择性地透过，通过由多孔材料构成的空气极侧集电体44，通过扩散层46扩散，供给到多孔正极41。透过了氧选择性透过膜47的氧的行进被空气极侧集电体44部分地遮蔽，但通过了空气极侧集电体44的氧通过扩散层46扩散、蔓延，所以有效地遍及多孔正极41整体，向多孔正极41的整个面的氧的供给不会被空气极侧集电体44阻碍。另外，由于通过氧选择性透过膜47抑制水蒸气的透过，所以由空气中的水分的影响引起的劣化少，氧被有效地供给到多孔正极41整体，所以能够提高电池输出，能够稳定地长期使用。
或者，如图6的概念图所示，本实施方式所涉及的电化学装置也能够作为燃料电池提供。燃料电池例如由正极 61、正极用电解液 62、正极用电解液输送泵 63、燃料流路 64、正极用电解液储存容器 65、负极 71、负极用电解液 72、负极用电解液输送泵 73、燃料流路 74、负极用电解液储存容器75以及离子交换膜66构成。在燃料流路64中，正极用电解液62经由正极用电解液储存容器65以及正极用电解液输送泵63连续或断续地流动(循环)，在燃料流路74中，负极用电解液72经由负极用电解液储存容器75以及负极用电解液输送泵73连续或断续地流动或循环，在正极61和负极71之间进行发电。作为正极用电解液62，能够使用在本实施方式所涉及的电解液中添加了正极活性物质的电解液，作为负极用电解液72，能够使用在本实施方式所涉及的电解液中添加了负极活性物质的电解液。
需要说明的是，就电化学装置中的负极而言，除了能够使用Mg金属板以外，还能够用以下的方法制造。例如，可以准备含有MgCl2和EnPS(乙基正丙基砜)的Mg电解液(Mg-EnPS)，使用该Mg电解液，基于电解镀覆法在Cu箔上析出Mg金属，在Cu箔上形成Mg镀层作为负极活性物质层。另需说明的是，基于XPS法对通过该方法得到的Mg镀层的表面进行分析，结果可知在Mg镀层的表面存在Mg、C、O、S以及Cl，另外，在表面分析中观察到的源自Mg的峰没有分裂，在40eV以上且60eV以下的范围内观察到源自Mg的单一的峰。此外，基于Ar溅射法，将Mg镀层的表面沿深度方向挖进约200nm，基于XPS法分析其表面，结果可知Ar溅射后的源自Mg的峰的位置以及形状与Ar溅射前的峰的位置以及形状相比没有变化。
本实施方式所涉及的电化学装置，特别是如参照图1～图3说明的那样，能够作为镁二次电池使用，以下对该镁二次电池的几个应用例进行更具体的说明。需要说明的是，以下说明的各应用例的结构仅是一例，结构能够适当变更。
镁二次电池能够以电池包的方式使用。该电池包是使用了镁二次电池的简易型的电池包(所谓软包)，例如搭载于以智能手机为代表的电子设备等。取而代之或在此基础上，也可以具备由以2并联3串联的方式连接的6个镁二次电池构成的电池组。需要说明的是，镁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。
图7表示将本实施方式所涉及的镁二次电池应用于电池包时的电路结构例的框图。电池包具备电池单元(例如电池组)1001、外包装部件、开关部1021、电流检测电阻器1014、温度检测元件1016以及控制部1010。开关部1021具备充电控制开关1022以及放电控制开关1024。另外，电池包具备正极端子1031以及负极端子1032，在充电时，正极端子1031以及负极端子1032分别与充电器的正极端子以及负极端子连接，进行充电。另外，在使用电子设备时，正极端子1031以及负极端子1032分别与电子设备的正极端子以及负极端子连接，进行放电。
电池单元1001通过串联和/或并联连接多个本公开中的镁二次电池1002而构成。需要说明的是，在图7中，示出了6个镁二次电池1002以2并联3串联(2P3S)的方式连接的情况，但除此以外，也可以是如p并联q串联(其中，p、q为整数)那样的任何连接方法。
开关部1021具备充电控制开关1022、二极管1023、放电控制开关1024以及二极管1025，由控制部1010控制。二极管1023相对于从正极端子1031向电池单元1001的方向流动的充电电流具有反方向的极性，相对于从负极端子1032向电池单元1001的方向流动的放电电流具有正方向的极性。二极管1025相对于充电电流具有正方向的极性，相对于放电电流具有反方向的极性。需要说明的是，在例子中，在正(+)侧设置了开关部，但也可以在负(-侧)设置开关部。充电控制开关1022由控制部1010控制，在电池电压成为过充电检测电压的情况下成为闭合状态，使得充电电流不流过电池单元1001的电流路径。在充电控制开关1022成为闭合状态之后，通过二极管1023仅能够进行放电。另外，由控制部1010控制，在充电时流过大电流的情况下成为闭合状态，以阻断流过电池单元1001的电流路径的充电电流。放电控制开关1024由控制部1010控制，在电池电压成为过放电检测电压时成为闭合状态，使得放电电流不流过电池单元1001的电流路径。在放电控制开关1024成为闭合状态之后，通过二极管1025仅能够进行充电。另外，由控制部1010控制，在放电时流过大电流的情况下成为闭合状态，以阻断流过电池单元1001的电流路径的放电电流。
温度检测元件1016例如由热敏电阻构成，设置在电池单元1001的附近，温度检测部1015使用温度检测元件1016测定电池单元1001的温度，将测定结果发送到控制部1010。电压检测部1012测定电池单元1001的电压，以及构成电池单元1001的各镁二次电池1002的电压，对测定结果进行A/D转换，并发送到控制部1010。电流测定部1013使用电流检测电阻器1014测定电流，并将测定结果发送到控制部1010。
开关控制部1020基于从电压检测部1012以及电流测定部1013输送来的电压以及电流，控制开关部1021的充电控制开关1022以及放电控制开关1024。开关控制部1020在镁二次电池1002的任意一个电压成为过充电检测电压或过放电检测电压以下时、和/或急剧流过大电流时，通过向开关部1021发送控制信号，防止过充电以及过放电、过电流充放电。充电控制开关1022以及放电控制开关1024例如能够由MOSFET等半导体开关构成。在该情况下，通过MOSFET的寄生二极管构成二极管1023、1025。在使用p沟道型FET作为MOSFET的情况下，开关控制部1020将控制信号DO以及控制信号CO分别提供给充电控制开关1022以及放电控制开关1024的栅极部。充电控制开关1022以及放电控制开关1024通过比源极电位低规定值以上的栅极电位而导通。即，在通常的充电以及放电动作中，使控制信号CO以及控制信号DO为低电平，使充电控制开关1022以及放电控制开关1024为导通状态。另外，例如在过充电或过放电时，使控制信号CO以及控制信号DO为高电平，使充电控制开关1022以及放电控制开关1024为闭合状态。
存储器1011例如由作为非易失性存储器的EPROM(Erasable Programmable ReadOnly Memory：可擦可编程只读存储器)等构成。在存储器1011中预先存储有由控制部1010运算出的数值和/或在制造工序的阶段测定出的各镁二次电池1002的初始状态下的镁二次电池的内阻值等，另外，能够适当地进行改写。另外，通过预先存储镁二次电池1002的满充电容量，例如能够与控制部1010一起计算出剩余容量。
在温度检测部1015中，使用温度检测元件1016测定温度，在异常发热时进行充放电控制，另外，进行剩余容量的计算中的修正。
接着，对镁二次电池在电动车辆中的应用进行说明。图8A表示作为电动车辆的一例的混合动力汽车这样的电动车辆的结构的框图。电动车辆例如在金属制的壳体2000的内部具备控制部2001、各种传感器2002、电源2003、发动机2010、发电机2011、逆变器2012、2013、驱动用的电机2014、差动装置2015、变速器2016以及离合器2017。此外，电动车辆例如具备与差动装置2015和/或变速器2016连接的前轮驱动轴2021、前轮2022、后轮驱动轴2023以及后轮2024。
电动车辆例如能够将发动机2010或电机2014中的任一方作为驱动源而行驶。发动机2010是主要的动力源，例如是汽油发动机等。在将发动机2010作为动力源的情况下，发动机2010的驱动力(例如旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置2015、变速器2016以及离合器2017传递至前轮2022或后轮2024。发动机2010的旋转力也传递至发电机2011，利用旋转力使发电机2011产生交流电力，交流电力经由逆变器2013转换为直流电力，蓄积在电源2003中。另一方面，在将作为转换部的电机2014作为动力源的情况下，从电源2003供给的电力(例如直流电力)经由逆变器2012转换为交流电力，利用交流电力驱动电机2014。通过电机2014从电力转换而来的驱动力(例如旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置2015、变速器2016以及离合器2017传递至前轮2022或后轮2024。
当电动车辆经由制动机构(未图示)减速时，减速时的阻力作为旋转力传递至电机2014，电机2014可以利用该旋转力产生交流电力。交流电力经由逆变器2012转换为直流电力，直流再生电力蓄积在电源2003中。
控制部2001控制电动车辆整体的动作，例如具备CPU等。电源2003能够具备本发明的一个或两个以上的镁二次电池(未图示)。电源2003也能够采用与外部电源连接，通过从外部电源接受电力供给来蓄积电力的结构。各种传感器2002例如用于控制发动机2010的转速，并且控制节流阀(未图示)的开度(节气门开度)。各种传感器2002例如具备速度传感器、加速度传感器和/或发动机转速传感器等。
需要说明的是，对电动车辆是混合动力汽车的情况进行了说明，但电动车辆也可以是不使用发动机2010而仅使用电源2003以及电机2014来工作的车辆(例如电动汽车)。
接着，对镁二次电池在电力存储系统(例如电力供给系统)中的应用进行说明。图8B是表示电力存储系统(例如电力供给系统)的结构的框图。电力存储系统例如在一般住宅以及商业用大厦等房屋3000的内部具备控制部3001、电源3002、智能电表3003以及电源集线器3004。
电源3002例如与设置在房屋3000内部的电气设备(例如电子设备)3010连接，并且能够与停在房屋3000外部的电动车辆3011连接。另外，电源3002例如经由电源集线器3004与设置在房屋3000中的自备发电机3021连接，并且能够经由智能电表3003以及电源集线器3004与外部的集中型电力系统3022连接。电气设备(例如电子设备)3010例如包括一个或两个以上的家电产品。作为家电产品，例如能够列举出冰箱、空调、电视接收机和/或热水器等。自备发电机3021例如由太阳能发电机和/或风力发电机等构成。作为电动车辆3011，例如能够列举出电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车、电动自行车和/或赛格威(注册商标)等。作为集中型电力系统3022，能够列举出商用电源、发电装置、输电网和/或智能电网(例如下一代输电网)，另外，例如也能够列举出火力发电站、原子能发电站、水力发电站和/或风力发电站等，作为集中型电力系统3022所具备的发电装置，能够例示出各种太阳能电池、燃料电池、风力发电装置、微水力发电装置和/或地热发电装置等，但并不限定于此。
控制部3001控制整个电力存储系统的动作(包括电源3002的使用状态)，例如具备CPU等。电源3002能够具备本发明的一个或两个以上的镁二次电池(未图示)。智能电表3003例如是设置在电力需求方的房屋3000中的网络对应型的电力计，能够与电力供给方进行通信。另外，智能电表3003例如在与外部进行通信的同时，控制房屋3000中的需求/供给的平衡，由此能够进行有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3022经由智能电表3003以及电源集线器3004向电源3002蓄积电力，并且从作为独立电源的自备发电机3021经由电源集线器3004向电源3002蓄积电力。由于蓄积在电源3002中的电力根据控制部3001的指示被供给到电气设备(例如，电子设备)3010以及电动车辆3011，因此电气设备(例如，电子设备)3010能够工作，并且电动车辆3011能够充电。即，电力存储系统是能够使用电源3002进行房屋3000内的电力的蓄积以及供给的系统。
蓄积在电源3002中的电力能够任意地利用。因此，例如能够在电费便宜的深夜从集中型电力系统3022向电源3002蓄积电力，在电费高的白天使用预先蓄积在电源3002中的电力。
以上说明的电力存储系统可以设置于一户(例如一个家庭)，也可以设置于多户(例如多个家庭)。
接着，对镁二次电池在电动工具中的应用进行说明。图8C是表示电动工具的结构的框图。电动工具例如是电钻，在由塑料材料等制作的工具主体4000的内部具备控制部4001以及电源4002。在工具主体4000上例如可转动地安装有作为可动部的钻头部4003。控制部4001控制电动工具整体的动作(包括电源4002的使用状态)，例如具备CPU等。电源4002能够具备本发明的一个或两个以上的镁二次电池(未图示)。响应于动作开关(未图示)的操作，控制部4001从电源4002向钻头部4003供给电力。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但仅例示了典型例。因此，本发明并不限定于此，本领域技术人员容易理解：在不变更本发明的主旨的范围内可以考虑各种方式。例如，本发明能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行设计变更，也可以组合在各实施方式中说明的特征。
例如，上述电解液的组成、制造中使用的原材料、制造方法、制造条件、电解液的特性、电化学装置和电池的结构或结构是示例，并不限定于此，并且能够适当变更。本实施方式所涉及的电解液能够与有机聚合物(例如，聚环氧乙烷、聚丙烯腈和/或聚偏氟乙烯(PVdF))混合以作为凝胶电解质使用。
本说明书中记载的效果仅是示例，不一定限定于这些效果，另外，也可以具有附加的效果。
在本实施方式所涉及的电化学装置中，电解液含有溶剂和包含在溶剂中的镁盐而成，但在该电解液的制备时、保存时和/或使用时，可以允许不可避免或偶然混入的成分(例如，微量或极微量的成分等，对于本领域技术人员来说可以识别为微量、微微量的成分)的存在。
实施例
以下，使用实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不限定于这些实施例。
为了确认本发明的效果，进行了以下的实证试验。具体而言，关于含镁电极与含富勒烯类层接触是否有助于改善电化学装置的能量密度以及循环特性进行了实证试验。
[能量密度]
(实施例1)
作为电化学装置，制作了具有以下规格的镁-硫二次电池。
(镁-硫二次电池的规格)
●负极：含有镁的电极(
Figure BDA0004119950040000341
以及厚度200μm的Mg板(纯度99.9％，Rikazai株式会社制造的镁板)、Mg板被富勒烯覆盖)
●正极：硫电极(该电极含有10质量％的和光纯药工业株式会社制造的产品编号为197-17892的S8硫；作为导电助剂，含有65质量％的狮王株式会社制造的产品编号为ECP600JD的科琴黑(KB)；作为粘结剂，含有25重量％的旭硝子株式会社制造的产品编号为CD-1E的聚四氟乙烯(PTFE)；作为集电体，含有镍
Figure BDA0004119950040000342
)
●隔膜：玻璃纤维(Advantec制玻璃纤维，产品编号GC50)
●电解液
·镁盐：卤金属盐(MgCl2(酸酐)：Sigma Aldrich制，产品编号449172，0.8M)以及酰亚胺金属盐(Mg(TFSI)2：富山药品工业株式会社制，产品编号MGTFSI，0.8M)
·直链醚溶剂：二乙二醇二甲基醚(二甲氧基乙烷)(超脱水品)、(富山药品工业制、产品编号G2)
·“富勒烯类”：C60富勒烯0.01M(Sigma Aldrich制，产品编号379646)
●二次电池形态：硬币电池CR2016类型
图9表示制作的电池的示意展开图。关于正极23，使用玛瑙制的研钵将10质量％的硫(S8)、60质量％的作为导电助剂的科琴黑、30质量％的作为粘结剂的聚四氟乙烯(PTFE)混合。然后，在用丙酮使其驯化的同时使用辊压机轧制成型10次左右。之后，在70℃的真空干燥下干燥12小时。这样，能够得到正极23。在集电体上使用镍网，安装在正极上使用。
使富勒烯分散在甲苯中，制备富勒烯悬浮液。将富勒烯悬浮液滴加到Mg板上，形成涂布膜。通过使涂布膜干燥，在Mg板上形成含富勒烯类层。由此，制造了被含富勒烯类层覆盖的负极。用光学显微镜观察Mg板的表面，结果确认Mg板的表面被含富勒烯类层不连续地覆盖。
在硬币电池罐21上放置垫圈22，依次层叠由硫构成的正极23、玻璃纤维制的隔膜24、由直径15mm、厚度200μm的Mg板构成的负极25、由厚度0.5mm的不锈钢板构成的间隔件26、硬币电池盖27之后，铆接硬币电池罐21进行密封。间隔件26预先点焊在硬币电池盖27上。电解液以包含在硬币电池20的隔膜24中的形态使用。
对制作的电池进行充放电。充放电条件如下。
(充放电条件)
放电条件：CC放电0.1mA/0.7V截止
充电条件：CC充电0.1mA/2.2V截止
温度：25℃
(实施例2)
除了使用Mg板(未被含富勒烯层覆盖的Mg板)代替上述实施例1中的“被含富勒烯类层覆盖的Mg板”，使用“含有富勒烯的隔膜”代替“隔膜”以外，与实施例1同样地制作镁-硫二次电池，进行与实施例1同样的充放电。
需要说明的是，含有富勒烯的隔膜是通过将实施例1中制备的富勒烯悬浮液滴加到隔膜(平面状的隔膜的一个面)上并干燥而制作的。用光学显微镜观察制作的隔膜，结果确认隔膜的表面被含富勒烯层不连续地覆盖。在硬币电池的制作中，以形成有含富勒烯类层的面与负极接触的方式将隔膜层叠在负极上。
(比较例1)
除了使用Mg板(未被含富勒烯层覆盖的Mg板)代替上述实施例1中的“被含富勒烯类层覆盖的Mg板”，使用被含富勒烯类层覆盖的硫电极代替硫电极(未被含富勒烯类层覆盖的硫电极)以外，与实施例1同样地制作镁-硫二次电池，进行与实施例1同样的充放电。
需要说明的是，
(结果)
结果如图10～12所示。图10～图12分别表示实施例1、实施例2以及比较例1中的充放电曲线。充放电曲线上附加的数字表示循环数。可知实施例1～2的初次(一个循环)的放电曲线比比较例1的放电曲线大。即，可知实施例1～2的放电电压比比较例1的放电电压高。
由上述结果可知，在含富勒烯类层是隔膜的情况下、以及在含富勒烯类层是覆盖负极的覆盖层的情况下，通过使负极与含富勒烯类层接触，可以抑制由镁-硫二次电池(电化学装置)的初次放电时的负极过电压引起的电压下降，提高能量密度。由此，有助于具有高能量密度的电化学装置。
[循环特性]
(实施例3)
由实施例1中得到的充放电曲线得到比容量与循环数的关系(图13的由实线表示的衰减曲线)。
(比较例2)
除了使用Mg板(未被含富勒烯层覆盖的Mg板)代替上述实施例3中的“被含富勒烯类层覆盖的Mg板”以外，与实施例3同样地制作镁-硫二次电池，进行与实施例3同样的充放电。由得到的充放电曲线得到比容量与循环数的关系(由图13的虚线表示的衰减曲线)。
需要说明的是，与实施例1同样地制备富勒烯悬浮液。将富勒烯悬浮液滴加到硫电极上，形成涂布膜。通过使涂布膜干燥，在硫电极(正极)上形成含富勒烯类层。由此，制作被含富勒烯类层覆盖的正极。用光学显微镜观察硫电极的表面，结果确认硫电极的表面被含富勒烯类层不连续地覆盖。
(结果)
结果如图13所示。图13中的实线以及虚线所示的衰减曲线分别表示实施例3以及比较例2中的衰减曲线。可知实施例3的衰减曲线与比较例2的衰减曲线相比，随着循环数的增加而缓慢衰减。十次循环放电时的比容量相对于初次(第一次循环)放电时的比容量的比(放电容量维持率)在实施例3中为65％，在比较例2中为50％。可知实施例3的放电容量维持率相对于比较例2的放电容量维持率增加了15％。
由上述结果可知，在含富勒烯类层是隔膜的情况下、以及在含富勒烯类层是覆盖负极的覆盖层的情况下，通过使负极与含富勒烯类层接触，可以抑制由镁-硫二次电池(电化学装置)的循环经过引起的放电容量的降低，改善循环特性。由此，有助于电化学装置的长寿命化。
工业上的可利用性
本发明的电化学装置能够用于利用电化学反应取出能量的各种领域。虽然仅是示例，但本发明的电化学装置不仅可以用作二次电池，而且可以用作电容器、空气电池以及燃料电池等各种电化学装置。
附图标记说明
1：负极；2：含富勒烯类层；2a：富勒烯类粒子；10：正极；11：负极；12：电解质层；20：硬币电池；21：硬币电池罐；22：垫圈；23：正极；24：隔膜；25：负极；26：间隔件；27：硬币电池盖；31：正极；32：负极；33：隔膜；35、36：集电体；37：垫圈；41：多孔正极；42：负极；43：隔膜以及电解液；44：空气极侧集电体；45：负极侧集电体；46：扩散层；47：氧选择性透过膜；48：外包装体；51：空气(大气)；52：氧；61：正极；62：正极用电解液；63：正极用电解液输送泵；64：燃料流路；65：正极用电解液储存容器；71：负极；72：负极用电解液；73：负极用电解液输送泵；74：燃料流路；75：负极用电解液储存容器；66：离子交换膜；100：镁二次电池；111：电极结构体收纳部件(电池罐)；112、113：绝缘板；114：电池盖；115：安全阀机构；115A：盘状板；116：热敏电阻元件(PTC元件)；117：垫圈；118：中心销；121：电极结构体；122：正极；123：正极引线部；124：负极；125：负极引线部；126：隔膜；200：外包装部件；201：密合膜；221：电极结构体；223：正极引线部；225：负极引线部；1001：电池单元(电池组)；1002：镁二次电池；1010：控制部；1011：存储器；1012：电压检测部；1013：电流测定部；1014：电流检测电阻器；1015：温度检测部；1016：温度检测元件；1020：开关控制部；1021：开关部；1022：充电控制开关；1024：放电控制开关；1023、1025：二极管；1031：正极端子；1032：负极端子；CO、DO：控制信号；2000：壳体；2001：控制部；2002：各种传感器；2003：电源；2010：发动机；2011：发电机；2012、2013：逆变器；2014：驱动用的电机；2015：差动装置；2016：变速器；2017：离合器；2021：前轮驱动轴2022：前轮；2023：后轮驱动轴；2024：后轮；3000：房屋；3001：控制部；3002：电源；3003：智能电表；3004：电源集线器；3010：电气设备(电子设备)；3011：电动车辆；3021：自备发电机；3022：集中型电力系统；4000：工具主体；4001：控制部；4002：电源；4003：钻头部。

Claims (8)

1.一种电化学装置，
具备负极、正极以及配置在所述负极与所述正极之间的隔膜，
所述负极是含有镁的电极，
所述电化学装置的电解液含有溶剂和包含在所述溶剂中的镁盐而成，
所述负极与含有富勒烯类的含富勒烯类层接触。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述含富勒烯类层是所述隔膜。
3.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其中，
所述含富勒烯类层是覆盖所述负极的覆盖层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学装置，其中，
所述富勒烯类是选自由C60、C70、C84、C90以及C96构成的组中的至少一种富勒烯。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电化学装置，其中，
所述镁盐是选自由卤化镁、镁全氟烷基磺酰亚胺以及镁双六烷基二硅烷构成的组中的至少一种镁盐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学装置，其中，
所述溶剂是选自由直链醚、环状醚以及二烷基砜构成的组中的至少一种溶剂。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，
所述直链醚是由以下通式表示的具有乙烯氧基结构单元的醚，
Figure FDA0004119950030000021
所述通式中，R'以及R”各自独立地为碳原子数1以上且10以下的烃基，彼此可以相同也可以不同，n为1以上且10以下的整数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电化学装置，其中，
所述正极是含有硫而成的硫电极。
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