CN116918123A - 非水电解液、非水电解液电池、及化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明利用非水电解液，提供初始电阻值低的非水电解液、非水电解液电池、及可适合用于上述非水电解液的化合物。该非水电解液含有：(I)选自由说明书中记载的通式(1)所示化合物(例如下述式(1a)所示的化合物)及通式(2)所示化合物(例如下述式(2a)所示的化合物)组成的组中的至少1者、(II)溶质、以及(III)非水有机溶剂。

Description

非水电解液、非水电解液电池、及化合物
技术领域
本公开涉及非水电解液、非水电解液电池、及化合物。
背景技术
目前为止，作为用于改善非水电解液电池的循环特性、高温贮藏特性等耐久性的手段，正在研究以正极、负极的活性物质为代表的各种电池构成要素的最优化。非水电解液关联技术也不例外，提出了利用各种添加剂来抑制在活性的正极、负极的表面上由于非水电解液发生分解而导致的劣化。
例如，专利文献1中，作为能构成循环特性、电池容量、保存特性、传导率等电池特性优异的锂电池的非水电解液，公开了一种锂电池用非水电解液，其特征在于，其为在非水溶剂中溶解有电解质的非水电解液，该非水电解液还含有吡咯烷酮衍生物。
进而，专利文献2中公开了一种非水系电解液二次电池，其通过使非水电解液中含有吡咯烷酮、恶唑啉酮、咪唑啉酮等含氮杂环化合物，从而在宽的温度范围内，充放电效率及容量维持特性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-224281号公报
专利文献2：日本特许第5109213号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，本发明等进行了研究，结果知晓，在添加这些具有酰胺基的五元环化合物的情况下，确认到内部电阻的上升，提高初始的输入/输出特性的效果没有或者小。这样，关于电阻特性、特别是初始的电阻特性，还有研究的余地。
本公开是鉴于上述情况而作出的，其目的在于，提供能够降低电池的初始电阻值的非水电解液、及非水电解液电池。另外，目的在于，提供可适合用于上述非水电解液的化合物。
用于解决问题的方案
本发明人等鉴于所述问题，反复进行了深入研究，结果发现，
利用含有(I)选自由后述通式(1)所示化合物及后述通式(2)所示化合物组成的组中的至少1者(以后有时记载为“成分(I)”。)、(II)溶质(以后有时记载为“成分(II)”。)、及(III)非水有机溶剂(以后有时记载为“成分(III)”。)的非水电解液，可得到初始电阻值低的非水电解液电池，并解决了上述课题。
即，本发明人等发现，通过以下的构成，能够解决上述课题。
[1]一种非水电解液，其含有：
(I)选自由下述通式(1)所示化合物及下述通式(2)所示化合物组成的组中的至少1者、(II)溶质、及(III)非水有机溶剂。
[通式(1)中，X表示CH2、NH、O、S或SO2。Y表示CH或N。Z表示CH2、O或NR5。R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R1表示PO(Rf)2或SO2Rf。Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。Rf存在多个的情况下，多个Rf任选相同或不同。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。]
[通式(2)中，Y及Y’各自独立地表示CH或N。Z及Z’各自独立地表示CH2、O或NR5。R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z及Z’中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R1及R2各自独立地表示PO(Rf)2或SO2Rf。Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。存在多个Rf的情况下，多个Rf任选相同或不同。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。]
[2]
根据[1]所述的非水电解液，其中，前述通式(1)中的R1表示POF2或SO2F。
[3]
根据[1]或[2]所述的非水电解液，其中，前述通式(2)中的R1及R2各自独立地表示POF2或SO2F。
[4]
根据[1]～[3]中任一项所述的非水电解液，其中，前述通式(1)中的Z表示NR5，前述R5表示氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基。
[5]
根据[1]～[4]中任一项所述的非水电解液，其中，前述通式(2)中的Z及Z’各自独立地表示NR5，前述R5各自独立地表示氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基。
[6]
根据[1]～[5]中任一项所述的非水电解液，其中，前述溶质为选自由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(SO2F)2、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、及LiI组成的组中的至少1者，或者选自由NaPF6、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC4F9SO3、NaN(SO2F)2、NaAlO2、NaAlCl4、NaCl、及NaI组成的组中的至少1者。
[7]
根据[1]～[6]中任一项所述的非水电解液，其中，前述非水有机溶剂为选自由环状酯、链状酯、环状醚、链状醚、磺酸化合物、亚砜化合物、及离子液体组成的组中的至少1者。
[8]
根据[7]所述的非水电解液，其中，前述非水有机溶剂包含环状酯，前述环状酯为环状碳酸酯。
[9]
根据[8]所述的非水电解液，其中，前述环状碳酸酯为选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、及氟代碳酸亚乙酯组成的组中的至少1种。
[10]
根据[7]所述的非水电解液，其中，前述非水有机溶剂包含链状酯，前述链状酯为链状碳酸酯。
[11]
根据[10]所述的非水电解液，其中，前述链状碳酸酯为选自由碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、及碳酸甲丙酯组成的组中的至少1种。
[12]
根据[1]～[11]中任一项所述的非水电解液，其中，相对于前述(I)、前述(II)、及前述(III)的总量，前述(I)的含量为0.01～10.0质量％。
[13]
根据[1]～[12]中任一项所述的非水电解液，其中，还含有选自碳酸亚乙烯酯、双(草酸)硼酸盐、二氟草酸硼酸盐、二氟双(草酸)磷酸盐、四氟草酸磷酸盐、(二氟磷酰基)(氟磺酰基)酰亚胺盐、二氟磷酸盐、氟磺酸盐、1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,6-二异氰酸根合己烷、乙炔基碳酸亚乙酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲基酯、1,2-乙烷二磺酸酐、甲基磺酰氟、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、(乙氧基)五氟环三磷腈、四氟(丙二酸)磷酸锂、四氟(吡啶甲酸)磷酸酯、1,3-二甲基-1,3-二乙烯基-1,3-二(1,1,1,3,3,3-六氟异丙基)二硅氧烷、叔丁基苯、叔戊基苯、氟苯、及环己基苯中的至少1种。
[14]
一种非水电解液电池，其至少包含：正极、负极、分隔件、及[1]～[13]中任一项所述的非水电解液。
[15]
一种化合物，其由下述通式(1)或下述通式(2)表示。
[通式(1)中，X表示CH2、NH、O、S或SO2。Y表示CH或N。Z表示CH2、O或NR5。R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R1表示POF2或SO2F。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。]
[通式(2)中，Y及Y’各自独立地表示CH或N。Z及Z’各自独立地表示CH2、O或NR5。R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z及Z’中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R1及R2各自独立地表示POF2或SO2F。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。]
发明的效果
根据本公开，能够提供可降低初始电阻值的非水电解液及非水电解液电池。另外，能够提供可适合用于上述非水电解液的化合物。
具体实施方式
以下的实施方式中的各构成及这些组合为例子，可以在不脱离本公开的主旨的范围内进行构成的付加、置换及其他变更。另外，本公开不限定于实施方式而仅受权利要求书的限定。
本说明书中，“～”以包含记载于其前后的数值作为下限值及上限值的含义来使用。
需要说明的是，本说明书中，初始电阻值表示，刚刚进行为了电池稳定化而最初进行的充放电操作后的非水电解液电池的电阻值。具体而言，是指电池稳定化用的3个循环的充放电操作后的、基于最初的阻抗测定的电阻值。
〔1.非水电解液〕
本公开的非水电解液为含有(I)选自由上述通式(1)所示化合物及上述通式(2)所示化合物组成的组中的至少1者、(II)溶质、及(III)非水有机溶剂的非水电解液。
<关于成分(I)>
本公开的非水电解液包含成分(I)，即选自由通式(1)所示化合物及通式(2)所示化合物组成的组中的至少1者。
若非水电解液电池(例如锂离子二次电池、钠离子二次电池)中使用包含上述成分(I)的非水电解液，则成分(I)至少在正极上及负极上中任一者上发生分解，至少在正极及负极中任一表面形成阳离子传导性好的覆膜。可以认为，该覆膜抑制非水有机溶剂、溶质与电极活性物质之间的直接接触，使溶质的阳离子解离能降低。其结果，本发明人等推定，发挥非水电解液电池的初始电阻的降低效果。
以下，对通式(1)所示的化合物进行说明。
X表示CH2、NH、O、S或SO2。Y表示CH或N。Z表示CH2、O或NR5。
X优选为CH2或O。
Y优选为N。
Z优选为NR5。
R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R5优选为氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基，更优选为氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基，进一步优选为氢原子、锂离子、钠离子、或甲基。
R1表示PO(Rf)2或SO2Rf。
Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基。存在多个Rf的情况下，多个Rf任选相同或不同。
作为Rf表示碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基情况下的具体例，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基等。
在上述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。作为上述烷基中的碳原子-碳原子键间包含氧原子的情况下的具体例，例如，可举出2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基等。
上述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。作为任意氢原子被氟原子取代的烷基，例如，可举出三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2-二氟乙基、2-氟乙基、3-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、六氟异丙基等。
R1优选为POF2或SO2F、更优选为SO2F。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基。
作为R3及R4表示碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基的情况下的具体例，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基等。
在上述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。作为在上述烷基中的碳原子-碳原子键间包含氧原子的情况下的具体例，例如，可举出2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基等。
上述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。作为任意氢原子被氟原子取代的烷基，例如，可举出三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2-二氟乙基、2-氟乙基、3-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、六氟异丙基等。
上述烷基为碳原子数6以下的烷基时，能够减小在电极上形成覆膜时的电阻，因此优选。上述烷基更优选为碳原子数4以下的烷基，特别优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、或叔丁基。
R3及R4各自独立地优选为氢原子或碳原子数1～4的烷基，更优选为氢原子或甲基，特别优选为氢原子。
通式(1)所示的化合物具体优选为选自由下述式(1a)～(1r)所示的化合物组成的组中的至少1种。
更优选为选自由式(1a)所示的化合物(也称为化合物(1a)。)、式(1b)所示的化合物(也称为化合物(1b)。)、式(1c)所示的化合物(也称为化合物(1c)。)、式(1e)所示的化合物(也称为化合物(1e)。)、及式(1f)所示的化合物(也称为化合物(1f)。)组成的组中的至少1种，进一步优选为选自由化合物(1a)及化合物(1e)组成的组中的至少1种，特别优选为化合物(1a)。
以下，对通式(2)所示的化合物进行说明。
Y及Y’各自独立地表示CH或N。Z及Z’各自独立地表示CH2、O或NR5。
Y及Y’均优选为N。
Z及Z’均优选为NR5。
R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在前述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。另外，前述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键。
R5优选为氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基，更优选为氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基，进一步优选为氢原子、锂离子、钠离子、或甲基。
R1及R2各自独立地表示PO(Rf)2或SO2Rf。
Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基。存在多个Rf的情况下，多个Rf任选相同或不同。
作为Rf表示碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基的情况下的具体例，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基等。
在上述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。作为在上述烷基中的碳原子-碳原子键间包含氧原子的情况下的具体例，例如，可举出2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基等。
上述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。作为任意氢原子被氟原子取代的烷基，例如，可举出三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2-二氟乙基、2-氟乙基、3-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、六氟异丙基等。
R1及R2各自独立地优选为POF2或SO2F，更优选为R1及R2均为SO2F。
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基。
作为R3及R4表示碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基情况下的具体例，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基等。
在上述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子。作为在上述烷基中的碳原子-碳原子键间包含氧原子的情况下的具体例，例如，可举出2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基等。
上述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。作为任意氢原子被氟原子取代的烷基，例如，可举出三氟甲基、二氟甲基、氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,2-二氟乙基、2-氟乙基、3-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、六氟异丙基等。
上述烷基为碳原子数6以下的烷基时，能够减小在电极上形成覆膜时的电阻，因此优选。上述烷基更优选为碳原子数4以下的烷基，特别优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、或叔丁基。
R3及R4各自独立地优选为氢原子或碳原子数1～4的烷基，更优选为氢原子或甲基，特别优选为氢原子。
通式(2)所示的化合物具体而言优选为选自由下述式(2a)～(2r)所示的化合物组成的组中的至少1种。
更优选为选自由式(2a)所示的化合物(也称为化合物(2a)。)、式(2d)所示的化合物(也称为化合物(2d)。)、式(2f)所示的化合物(也称为化合物(2f)。)、式(2h)所示的化合物(也称为化合物(2h)。)、式(2l)所示的化合物(也称为化合物(2l)。)、及式(2p)所示的化合物(也称为化合物(2p)。)组成的组中的至少1种，进一步优选为选自由化合物(2a)及化合物(2d)组成的组中的至少1种，特别优选为化合物(2a)。
本公开的非水电解液中，相对于上述成分(I)、上述成分(II)、及上述成分(III)的总量(100质量％)，上述成分(I)的总量(以后也记载为“(I)的浓度”。)的下限优选为0.01质量％以上、更优选为0.05质量％以上、进一步优选为0.1质量％以上。(I)的浓度的上限优选为10.0质量％以下、更优选为5.0质量％以下、进一步优选为2.0质量％以下。
通过将(I)的浓度设为0.01质量％以上，从而可容易得到抑制使用了该非水电解液的非水电解液电池的初始电阻上升的效果。另一方面，通过将(I)的浓度设为10.0质量％以下，从而能够抑制该非水电解液的粘度上升，变得容易得到使用了该非水电解液的非水电解液电池的电阻上升抑制效果。
本公开的非水电解液中，作为成分(I)，可以单独使用一种化合物，也可以根据用途将两种以上的化合物以任意组合、比率混合而使用。
通式(1)所示的化合物可以通过各种方法来制造。作为制造方法，没有特别限定。
例如，使2-吡咯烷酮、2-恶唑啉酮(oxazolidone)与氟磺酰基异氰酸酯、二氟磷酰基异氰酸酯反应后，与氢化锂、硫酸二烷基酯进行反应，由此来得到。
通式(2)所示的化合物可以通过各种方法来制造。作为制造方法，没有特别限定。
例如，使2-咪唑啉酮与氟磺酰基异氰酸酯、二氟磷酰基异氰酸酯反应后，与氢化锂、硫酸二烷基酯进行反应，由此来得到。
需要说明的是，本公开还涉及上述通式(1)中R1表示POF2或SO2F的化合物、或者上述通式(2)中R1及R2各自独立地表示POF2或SO2F的化合物。
上述化合物在非水电解液中适合用作添加剂。
<关于(II)溶质>
本公开的非水电解液含有溶质。
作为溶质，没有特别限定，优选为离子性盐、更优选为包含氟的离子性盐。
作为溶质，例如，优选为：由选自由以锂离子、钠离子为代表的碱金属离子、碱土金属离子、及季铵组成的组中的至少1种阳离子与、选自由六氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、高氯酸阴离子、六氟砷酸阴离子、六氟锑酸阴离子、三氟甲烷磺酸阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子、双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺阴离子、(三氟甲烷磺酰基)(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、(三氟甲烷磺酰基)(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、(五氟乙烷磺酰基)(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、三(三氟甲烷磺酰基)甲基化阴离子组成的组中的至少1种阴离子的对形成的离子性盐。
溶质优选为选自由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(SO2F)2、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、及LiI组成的组中的至少1者，或者选自由NaPF6、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC4F9SO3、NaN(SO2F)2、NaAlO2、NaAlCl4、NaCl、及NaI组成的组中的至少1者。
这些溶质可以单独使用一种，也可以根据用途将两种以上以任意组合、比率混合而使用。
其中，若考虑作为非水电解液电池的能量密度、输出特性、寿命等，则阳离子优选选自由锂、钠、钾、镁、及季铵组成的组中的至少1种，阴离子优选选自由六氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子组成的组中的至少1种。
本公开的非水电解液中的溶质的总量(以后也记载为“溶质浓度”。)没有特别限制，下限优选0.5mol/L以上、更优选为0.7mol/L以上、进一步优选为0.9mol/L以上。另外，溶质浓度的上限优选5.0mol/L以下、更优选为4.0mol/L以下、进一步优选为2.0mol/L以下。通过将溶质浓度设为0.5mol/L以上，从而能够抑制离子传导率降低所引起的非水电解液电池的循环特性、输出特性的降低，通过设为5.0mol/L以下，从而能够抑制非水电解液的粘度上升引起的离子传导率的降低、非水电解液电池的循环特性、输出特性的降低。
<关于(III)非水有机溶剂>
本公开的非水电解液中使用的非水有机溶剂的种类没有特别限定，可以使用任意非水有机溶剂。
非水有机溶剂优选为选自由环状酯、链状酯、环状醚、链状醚、砜化合物、亚砜化合物、及离子液体组成的组中的至少1者。
具体而言，优选为选自由碳酸甲乙酯(以后也记载为“EMC”。)、碳酸二甲酯(以后也记载为“DMC”。)、碳酸二乙酯(以后也记载为“DEC”。)、碳酸甲丙酯、碳酸乙基丙酯、碳酸甲基丁酯、2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯、2,2,2-三氟乙基乙基碳酸酯、2,2,2-三氟乙基丙基碳酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基甲基碳酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基乙基碳酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基丙基碳酸酯、双(1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基)碳酸酯、碳酸亚乙酯(以后也记载为“EC”。)、碳酸亚丙酯(以后也记载为“PC”。)、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯(以后也记载为“FEC”。)、二氟代亚乙基碳酸酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、2-氟丙酸甲酯、2-氟丙酸乙酯、二乙基醚、二丁基醚、二异丙基醚、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、丙腈、二甲基亚砜、环丁砜、γ-丁内酯、及γ-戊内酯组成的组中的至少1种。
另外，本公开中，作为非水有机溶剂，也可以使用采用盐结构的离子液体。
非水有机溶剂为选自由环状酯及链状酯组成的组中的至少1种时，在低温下的输入/输出特性优异的方面是优选的。
另外，上述非水有机溶剂为选自由环状碳酸酯及链状碳酸酯组成的组中的至少1种时，在高温下的循环特性优异的方面是优选的。
非水有机溶剂包含环状酯，前述环状酯优选为环状碳酸酯。
作为上述环状碳酸酯的具体例，可举出EC、PC、碳酸亚丁酯、FEC等，其中，优选为选自由EC、PC、及FEC组成的组中的至少1种。
非水有机溶剂包含链状酯，前述链状酯也优选为链状碳酸酯。
作为上述链状碳酸酯的具体例，可举出EMC、DMC、DEC、碳酸甲丙酯、碳酸乙基丙酯、2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯、2,2,2-三氟乙基乙基碳酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基甲基碳酸酯、及1,1,1,3,3,3-六氟-1-丙基乙基碳酸酯等，其中，优选为选自由EMC、DMC、DEC、及碳酸甲丙酯组成的组中的至少1种。
另外，作为上述酯的具体例，可举出乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、2-氟丙酸甲酯、及2-氟丙酸乙酯等。
<关于其他添加剂>
只要不有损本公开的主旨，也可以在本公开的非水电解液中以任意比率进而添加通常使用的添加成分。
作为其他添加剂的具体例，可举出环己基苯、环己基氟苯、氟苯、联苯、二氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、2-氟甲苯、2-氟联苯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲基亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、反式二氟代亚乙基碳酸酯、碳酸甲基炔丙基酯、碳酸乙基炔丙基酯、碳酸二炔丙基酯、马来酸酐、琥珀酸酐、丙烷磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、丁烷磺内酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲基酯、二甲烷二磺酸亚甲基酯、三甲烷二磺酸亚甲基酯、甲烷磺酸甲酯、1,6-二异氰酸根合己烷、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、琥珀腈、(乙氧基)五氟环三磷腈、二氟双(草酸)磷酸锂、二氟双(草酸)磷酸钠、二氟双(草酸)磷酸钾、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钾、双(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸钠、双(草酸)硼酸钾、四氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸钠、四氟草酸磷酸钾、三(草酸)磷酸锂、三(草酸)磷酸钠、三(草酸)磷酸钾、二氟磷酸锂、二氟磷酸钠、二氟磷酸钾、单氟磷酸锂、单氟磷酸钠、单氟磷酸钾、氟磺酸锂、氟磺酸钠、氟磺酸钾、双(二氟磷酰基)酰亚胺锂、双(二氟磷酰基)酰亚胺钠、双(二氟磷酰基)酰亚胺钾、甲基磺酰氟、乙烯磺酰氟、二氟磷酸苯酯等具有过充电防止效果、负极覆膜形成效果、正极保护效果的化合物。
本公开的非水电解液可以含有选自碳酸亚乙烯酯、双(草酸)硼酸盐、二氟草酸硼酸盐、二氟双(草酸)磷酸盐、四氟草酸磷酸盐、(二氟磷酰基)(氟磺酰基)酰亚胺盐、二氟磷酸盐、氟磺酸盐、1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,6-二异氰酸根合己烷、乙炔基碳酸亚乙酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲基酯、1,2-乙烷二磺酸酐、甲基磺酰氟、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、(乙氧基)五氟环三磷腈、四氟(丙二酸)磷酸锂、四氟(吡啶甲酸)磷酸酯、1,3-二甲基-1,3-二乙烯基-1,3-二(1,1,1,3,3,3-六氟异丙基)二硅氧烷、叔丁基苯、叔戊基苯、氟苯、及环己基苯中的至少1种。上述添加剂的非水电解液中的含量相对于非水电解液的总量优选0.01质量％以上且5.0质量％以下。
本公开的非水电解液可以包含下述通式(3)所示的化合物作为其他添加剂。
[通式(3)中，R6～R8各自独立地为选自氟原子、碳原子数1～10的直链或碳原子数3～10的支链状的烷基、碳原子数1～10的直链或碳原子数3～10的支链状的烷氧基、碳原子数2～10的烯基、碳原子数2～10的烯基氧基、碳原子数2～10的炔基、碳原子数2～10的炔基氧基、碳原子数3～10的环烷基、碳原子数3～10的环烷氧基、碳原子数3～10的环烯基、碳原子数3～10的环烯基氧基、碳原子数6～10的芳基、及碳原子数6～10的芳基氧基中的有机基团，该有机基团中，也可以存在氟原子、氧原子或不饱和键。其中，R6～R8中的至少1者为氟原子。
Mm+为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或鎓阳离子，m表示与该阳离子的价数相等的整数。]
通式(3)所示的化合物(具有酰亚胺阴离子的盐)若具有至少1个P-F键或S-F键，则可得到优异的低温特性。具有上述酰亚胺阴离子的盐中的P-F键、S-F键的数量越多，则越能够进一步提高低温特性，因此优选，具有上述通式(3)所示的酰亚胺阴离子的盐中，R6～R8全部为氟原子的化合物时，进一步优选。
另外，在具有上述通式(3)所示的酰亚胺阴离子的盐中，优选为：
R6～R8中的至少1者为氟原子，且
R6～R8中的至少1者选自可以包含氟原子的碳原子数6以下的烃基的化合物。
另外，具有上述通式(3)所示的酰亚胺阴离子的盐中，优选为：
R6～R8中的至少1者为氟原子，且
R6～R8中的至少1者选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基、乙烯基、烯丙基、烯丙基氧基、乙炔基、2-丙炔基、2-丙炔基氧基、苯基、苯基氧基、2,2-二氟乙基、2,2-二氟乙基氧基、2,2,2-三氟乙基、2,2,2-三氟乙基氧基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基氧基、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基、及1,1,1,3,3,3-六氟异丙基氧基的化合物。
具有上述通式(3)所示的酰亚胺阴离子的盐的抗衡阳离子Mm+优选选自由锂离子、钠离子、钾离子、及四烷基铵离子组成的组中。
另外，上述通式(3)中，作为R6～R8所示的烷基及烷氧基，可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基、及1,1,1,3,3,3-六氟异丙基等碳原子数1～10的烷基、含氟烷基、及由这些基团衍生的烷氧基。
作为烯基及烯基氧基，可举出乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、及1,3-丁二烯基等碳原子数为2～10的烯基、含氟烯基、及由这些基团衍生的烯基氧基。
作为炔基及炔基氧基，可举出乙炔基、2-丙炔基、及1,1-二甲基-2-丙炔基等碳原子数为2～10的炔基、含氟炔基、及由这些基团衍生的炔基氧基。
作为环烷基及环烷氧基，可举出环戊基、及环己基等碳原子数为3～10的环烷基、含氟环烷基、及由这些基团衍生的环烷氧基。
作为环烯基及环烯基氧基，可举出环戊烯基、及环己烯基等碳原子数为3～10的环烯基、含氟环烯基、及由这些基团衍生的环烯基氧基。
作为芳基及芳基氧基，可举出苯基、甲苯基、及二甲苯基等碳原子数为6～10的芳基、含氟芳基、及由这些基团衍生的芳基氧基。
具有上述通式(3)所示的酰亚胺阴离子的盐的具体例及合成方法可以举出国际公开第2017/111143号中所记载的例子。
该其他添加剂的非水电解液中的含量相对于非水电解液的总量优选0.01质量％以上且8.0质量％以下。
另外，对于作为溶质而举出的离子性盐，在非水电解液中的含量比溶质的适当浓度下限即0.5mol/L少的情况下，可作为“其他添加剂”而发挥负极覆膜形成效果、正极保护效果。该情况下，非水电解液中的含量优选0.01质量％～5.0质量％。
作为该情况下的离子性盐，例如，在非水电解液电池为锂离子电池的情况下，可举出六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、(三氟甲烷磺酰基)(氟磺酰基)酰亚胺锂等，在非水电解液电池为钠离子电池的情况下，可举出六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、三氟甲烷磺酸钠、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺钠、双(氟磺酰基)酰亚胺钠、(三氟甲烷磺酰基)(氟磺酰基)酰亚胺钠等。
另外，也可以使用上述溶质以外的碱金属盐作为添加剂。
具体而言，可举出丙烯酸锂、丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂、甲基丙烯酸钠等羧酸盐、甲基硫酸锂、甲基硫酸钠、乙基硫酸锂、乙基硫酸钠等硫酸酯盐等。
对于本公开的非水电解液，上述其他添加剂中，从提高电池的耐久性(寿命)的观点出发，非水电解液电池为锂离子电池的情况下，优选相对于前述非水电解液的总量，优选含有0.01～5.0质量％的选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙酯、双(草酸)硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、(二氟磷酰基)(氟磺酰基)酰亚胺锂、二氟磷酸锂、氟磺酸锂、1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、及4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物中的至少1种。
非水电解液电池为钠离子电池的情况下，优选相对于前述非水电解液的总量，含有0.01～5.0质量％的选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙酯、双(草酸)硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟双(草酸)磷酸钠、四氟草酸磷酸钠、双(氟磺酰基)酰亚胺钠、(二氟磷酰基)(氟磺酰基)酰亚胺钠、二氟磷酸钠、氟磺酸钠、1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、及4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物中的至少1种。
另外，本公开的非水电解液也可以包含聚合物，如在被称为聚合物电池的非水电解液电池中使用的情况下那样，也可以利用凝胶化剂、交联聚合物将非水电解液拟固体化而使用。也包括在聚合物固体电解质中含有非水有机溶剂作为增塑剂者。
上述聚合物只要是能够将上述通式(1)或(2)所示化合物、上述溶质及上述其他添加剂溶解的非质子性的聚合物，就没有特别限定。例如，可举出：在主链或侧链具有聚环氧乙烷的聚合物、聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物、甲基丙烯酸酯聚合物、聚丙烯腈等。在这些聚合物中添加增塑剂的情况下，上述非水有机溶剂中优选非质子性非水有机溶剂。
〔2.非水电解液电池〕
本公开的非水电解液电池至少包含：上述的本公开的非水电解液、负极和正极。还优选包含分隔件、外装体等。
作为负极，没有特别限定，优选使用以锂离子、钠离子为代表的碱金属离子、或碱土金属离子能够可逆地插入-脱离的材料。
例如阳离子为锂主体的锂离子二次电池的情况下，作为构成负极的负极活性物质，可实现锂离子的掺杂·脱掺杂，例如可举出含有选自下述物质中的至少1种者：X射线衍射中的晶格面(002)面的d值为0.340nm以下的碳材料；X射线衍射中的晶格面(002)面的d值超过0.340nm的碳材料；选自由Si、Sn、Al中的1种以上金属的氧化物；选自Si、Sn、Al中的1种以上的金属或包含这些金属的合金或者这些金属或合金与锂的合金、及锂钛氧化物。这些负极活性物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。另外，可以使用锂金属、金属氮化物、锡化合物、导电性高分子等。
例如阳离子为钠主体的钠离子二次电池的情况下，作为构成负极的负极活性物质，可以使用钠金属、钠金属与锡等其他金属的合金、金属间化合物、以硬碳为代表的各种碳材料、氧化钛等金属氧化物、金属氮化物、锡(单质)、锡化合物、活性炭、导电性聚合物等。除这些以外，还可以使用红磷、黑磷等磷(单质)、Co-P、Cu-P、Sn-P、Ge-P、Mo-P等磷化合物、锑(单质)、Sb/C、Bi-Sb等锑化合物等。这些负极活性物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为正极，没有特别限定，以优选使用锂离子、钠离子为代表的碱金属离子、或碱土金属离子能可逆地插入-脱离的材料。
例如阳离子为锂的情况下，作为正极材料，可以使用：LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4等含锂过渡金属复合氧化物；这些含锂过渡金属复合氧化物的混合有Co、Mn、Ni等多种过渡金属者；这些含锂过渡金属复合氧化物的过渡金属的一部分被置换成其他过渡金属以外的金属而成者；被称为橄榄石的LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4等过渡金属的磷酸化合物；TiO2、V2O5、MoO3等氧化物；TiS2、FeS等硫化物；或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺、及聚吡咯等导电性高分子、活性炭、产生自由基的聚合物、碳材料等。
例如阳离子为钠的情况下，作为正极材料(正极活性物质)，可以使用：NaCrO2、NaFe0.5Co0.5O2、NaFe0.4Mn0.3Ni0.3O2、NaNi0.5Ti0.3Mn0.2O2、NaNi1/3Ti1/3Mn1/3O2、NaNi0.33Ti0.33Mn0.16Mg0.17O2、Na2/3Ni1/3Ti1/6Mn1/2O2、Na2/3Ni1/3Mn2/3O2等含钠过渡金属复合氧化物；这些含钠过渡金属复合氧化物的混合有Co、Mn、Ni等多种过渡金属者；这些含钠过渡金属复合氧化物的过渡金属的一部分被置换成其他过渡金属以外的金属而成者；NaFePO4、NaVPO4F、Na3V2(PO4)3、Na2Fe2(SO4)3等聚阴离子型化合物、组成式NaaMb[Fe(CN)6]c所示的普鲁士蓝类似体的钠盐(表示M＝Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn，0≤a≤2、0.5≤b≤1.5、0.5≤c≤1.5)；TiO2、V2O5、MoO3等氧化物；TiS2、FeS等硫化物；或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺、及聚吡咯等导电性高分子；活性炭、产生自由基的聚合物、碳材料等。
可以使用如下电极片：在正极、负极材料中添加作为导电材料的乙炔黑、科琴黑、碳纤维或石墨，作为粘结剂的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或SBR树脂等，进而成型为片状。
作为用于防止正极与负极接触的分隔件，可以使用聚丙烯、聚乙烯、纸、或由玻璃纤维等制成的无纺布、多孔片。
由以上各要素可以组装硬币状、圆筒状、方形、或铝层压片型等形状的电化学器件。
实施例
以下，通过实施例更详细地对本公开进行说明，但本公开不受这些记载的任何限制。
<合成例-1>
在50ml茄形烧瓶中，放入EMC 7.0g、2-吡咯烷酮0.6g后，缓慢加入氟磺酰基异氰酸酯1.0g。内温降低至25℃后，投入氢化锂0.06g。发泡终止后，实施浓缩，得到化合物(1a)1.4g(回收率94％)。1H NMR(CD3CN)σH3.78、2.52ppm、19F NMR(CD3CN)σF49.0ppm。
<合成例-2>
在50ml茄形烧瓶中，放入EMC 7.0g、2-咪唑啉酮0.6g后，缓慢加入氟磺酰基异氰酸酯1.0g。内温降低至25℃后，投入氢化锂0.06g。发泡终止后，实施浓缩，得到化合物(1g)1.4g(回收率92％)。1H NMR(CD3CN)σH3.78、3.34ppm、19F NMR(CD3CN)σF52.7ppm。
此处对化合物(1a)和(1g)的合成进行叙述，关于后述的实施例中使用的化合物(1c)、(1e)、(1f)、(1i)，除了改变对应的原料以外，也通过与上述同样的方法来得到。
<合成例-3>
在50ml茄形烧瓶中，放入EMC 7.0g、2-咪唑啉酮0.6g后，缓慢加入氟磺酰基异氰酸酯2.0g。内温降低至25℃后，投入氢化锂0.12g。发泡终止后，实施浓缩，得到化合物(2a)2.3g(回收率95％)。1H NMR(CD3CN)σH3.76ppm、19F NMR(CD3CN)σF49.3ppm。
此处对化合物(2a)的合成进行了叙述，关于后述的实施例中使用的化合物(2d)、(2l)、(2p)，除了改变对应的原料以外，也通过与上述同样的方法来得到。
〔实施例及比较例的非水电解液的制备〕
<比较例1-1>
(LiPF6溶液的制备)
在露点-60℃以下的手套箱内，使EC、FEC、EMC及DMC以EC：FEC：EMC：DMC＝2：1：3：4的体积比率混合(成分(III))。其后，将内温保持为40℃以下并添加成为1.0mol/L的浓度的量的LiPF6(成分(II))，进行搅拌而使使其完全溶解，由此得到LiPF6溶液。将其作为比较非水电解液1-1。
<实施例1-1>
(非水电解液1-1的制备)
在露点-60℃以下的手套箱内，使EC、FEC、EMC及DMC以EC：FEC：EMC：DMC＝2：1：3：4的体积比率混合(成分(III))。其后，将内温保持为40℃以下并添加成为1.0mol/L的浓度的量的LiPF6(成分(II))，以相对于成分(I)、(II)、及(III)的总量成为0.5质量％的浓度的方式添加相当于通式(1)所示化合物的化合物(1a)(成分(I))，进行1小时搅拌而使其溶解，由此制备实施例1-1的非水电解液1-1。
<实施例1-2～1-8、比较例1-2～1-5>
(非水电解液1-2～1-8、及比较非水电解液1-2～1-5的制备)
将成分(I)(或比较化合物)的种类、添加量变更为表1所记载那样，除此以外，与非水电解液1-1的制备同样地操作，得到非水电解液1-2～1-8、及比较非水电解液1-2～1-5。
<实施例2-1、2-2、比较例2-1～2-3>
(非水电解液2-1、2-2、及比较非水电解液2-1～2-3的制备)
进而，以成为表2记载的浓度的方式添加碳酸亚乙烯酯作为其他添加剂、使其溶解，除此以外，与非水电解液1-2、1-6、比较非水电解液1-1、1-3、及1-5的制备同样地操作，分别得到非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3。
<实施例3-1、3-2、比较例3-1～3-3>
(非水电解液3-1、3-2、及比较非水电解液3-1～3-3的制备)
将碳酸亚乙烯酯变更为双(草酸)硼酸锂，除此以外，与非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3的制备同样地操作，分别得到非水电解液3-1、3-2、比较非水电解液3-1～3-3。
<实施例4-1、4-2、比较例4-1～4-3>
(非水电解液4-1、4-2、及比较非水电解液4-1～4-3的制备)
将碳酸亚乙烯酯变更为二氟双(草酸)磷酸锂，除此以外，与非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3的制备同样地操作，分别得到非水电解液4-1、4-2、比较非水电解液4-1～4-3。
<实施例5-1、5-2、比较例5-1～5-3>
(非水电解液5-1、5-2、及比较非水电解液5-1～5-3的制备)
将碳酸亚乙烯酯变更为四氟草酸磷酸锂，除此以外，与非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3的制备同样地操作，分别得到非水电解液5-1、5-2、比较非水电解液5-1～5-3。
<实施例6-1、6-2、比较例6-1～6-3>
(非水电解液6-1、6-2、及比较非水电解液6-1～6-3的制备)
将碳酸亚乙烯酯变更为双(氟磺酰基)酰亚胺锂，除此以外，与非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3的制备同样地操作，分别得到非水电解液6-1、6-2、比较非水电解液6-1～6-3。
<实施例7-1、7-2、比较例7-1～7-3>
(非水电解液7-1、7-2、及比较非水电解液7-1～7-3的制备)
将碳酸亚乙烯酯变更为二氟磷酸锂，除此以外，与非水电解液2-1、2-2、比较非水电解液2-1～2-3的制备同样地操作，分别得到非水电解液7-1、7-2、比较非水电解液7-1～7-3。
<实施例8-1～8-10、比较例8-1～8-3>
(非水电解液8-1～8-10、及比较非水电解液8-1～8-3的制备)
以成为表8记载的浓度的方式添加氟磺酸锂作为其他添加剂并使其溶解，并且将成分(I)(或比较化合物)的种类、添加量变更为如表8记载那样，除此以外，与非水电解液1-1的制备同样地操作，得到非水电解液8-1～8-10、及比较非水电解液8-1～8-3。
下述表1～8中，MP是指N-甲基吡咯烷酮，DMI是指1,3-二甲基咪唑啉酮，VC是指碳酸亚乙烯酯，BOB是指双(草酸)硼酸锂，DFBOP是指二氟双(草酸)磷酸锂，TFOP是指四氟草酸磷酸锂，FSI是指双(氟磺酰基)酰亚胺锂，DFP是指二氟磷酸锂，FS是指氟磺酸锂。
下述表1～8中，成分(I)(或比较化合物)的添加量表示为相对于成分(I)(或比较化合物)、成分(II)和成分(III)的总量的浓度。另外，其他添加剂的添加量表示为相对于成分(I)(或比较化合物)、成分(II)、成分(III)和该其他添加剂的总量的浓度。
〔非水电解液电池的制作〕
(NCM622正极的制作)
在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末90质量％中，混合作为粘结剂的聚偏氟乙烯(以下，也记载为PVDF)5质量％、作为导电材料的乙炔黑5质量％，进而添加N-甲基-2-吡咯烷酮，制作正极复合材料糊剂。将该糊剂涂布于铝箔(A1085)的两面，进行干燥、加压后，冲裁成4×5cm，由此得到试验用NCM622正极。
(NCM811正极的制作)
在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2粉末92.0质量％中，混合作为粘结剂的聚偏氟乙烯3.5质量％、作为导电材料的乙炔黑4.5质量％，进而添加N-甲基-2-吡咯烷酮，制作正极复合材料糊剂。将该糊剂涂布于铝箔(A1085)的两面，进行干燥、加压后，冲裁成4×5cm，由此得到试验用NCM811正极。
(人造石墨负极的制作)
将人造石墨粉末90质量％、作为粘结剂的PVDF 5质量％、作为导电材料的乙炔黑5质量％混合，制作负极复合材料糊剂。将该糊剂涂布于铜箔的单面，进行干燥、加压后，冲裁成4×5cm，由此得到试验用人造石墨负极。
(含硅石墨负极的制作)
在人造石墨粉末85质量％中，混合纳米硅7质量％、导电材料(HS-100)3质量％、碳纳米纤维(VGCF)2质量％、以及苯乙烯丁二烯橡胶2质量％、羧甲基纤维素钠1质量％和水，制作负极复合材料糊剂。将该糊剂涂布于铜箔的单面，进行干燥、加压后，冲裁成4×5cm，由此得到试验用含硅石墨负极。
(非水电解液电池的制作)
在露点-50℃以下的氩气气氛中、将端子焊接于上述NCM622正极后，用2张聚乙烯制分隔件(5×6cm)夹持其两侧，进而用2张将其外侧预先与端子焊接的人造石墨负极以负极活性物质面与正极活性物质面相对的方式夹持。然后，将它们放入到留有一边开口部的铝层压的袋，对非水电解液进行真空注液后，通过热将开口部密封，有制作实施例及比较例的铝层压型的非水电解液电池。需要说明的是，作为非水电解液，使用表1～8中记载的物质。
另外，实施例9-1～9-8、比较例9-1～9-5、实施例10-1～10-2、比较例10-1～10-3、实施例11-1～11-2、比较例11-1～11-3、实施例12-1～12-2、比较例12-1～12-3、实施例13-1～13-2、比较例13-1～13-3、实施例14-1～14-2、比较例14-1～14-3、实施例15-1～15-2、比较例15-1～15-3、实施例16-1～16-10、比较例16-1～16-3中，使用NCM811作为正极、使用含硅石墨作为负极，同样地制作非水电解液电池。需要说明的是，作为非水电解液，使用表9～16中记载的物质。
〔评价〕
-初始充放电-
将制作的非水电解液电池放入25℃恒温槽中，在该状态下与充放电装置连接。以3mA进行充电至4.3V。在4.3V维持1小时后，以6mA进行放电至2.7V。将其设为1个充放电循环，进行合计3个循环的充放电来使电池稳定化。
<初始电阻测定>
初始充放电后在25℃、以6mA充电至4.3V，直接通过阻抗测定来测定电阻值。
分别在表1～16中，将使用了均未添加成分(I)或比较化合物的比较非水电解液的比较例(表1中为比较例1-1、表2中为比较例2-1、表3中为比较例3-1、表4中为比较例4-1、表5中为比较例5-1、表6中为比较例6-1、表7中为比较例7-1、表8中为比较例8-1、表9中为比较例9-1、表10中为比较例10-1、表11中为比较例11-1、表12中为比较例12-1、表13中为比较例13-1、表14中为比较例14-1、表15中为比较例15-1、表16中为比较例16-1)的初始电阻的值设为100，以相对值的形式示出各个实施例及比较例的初始电阻的评价结果。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
根据表1～16明确可知，使用本公开的包含成分(I)的非水电解液的非水电解液电池的初始电阻低、是优异的。
产业上的可利用性
根据本公开，能够提供可降低初始电阻值的非水电解液及非水电解液电池。另外，能够提供可适合用于上述非水电解液的化合物。
详细地参照特定的实施方式而对本公开进行说明，但可以在不脱离本公开的精神和范围下加以各种变更、修正对于本领域技术人员而言是显而易见的。
本申请基于2021年2月4日申请的日本专利申请(特愿2021-016941)，其内容作为参照而并入其中。

Claims (15)

1.一种非水电解液，其含有：
(I)选自由下述通式(1)所示化合物及下述通式(2)所示化合物组成的组中的至少1者、
(II)溶质、及
(III)非水有机溶剂，
通式(1)中，X表示CH2、NH、O、S或SO2，Y表示CH或N，Z表示CH2、O或NR5，R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键，
R1表示PO(Rf)2或SO2Rf，Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，存在多个Rf的情况下，多个Rf任选相同或不同，
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，
通式(2)中，Y及Y’各自独立地表示CH或N，Z及Z’各自独立地表示CH2、O或NR5，R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，R5表示碱金属阳离子的情况下，Z及Z’中的氮原子与R5的键合表示离子键，
R1及R2各自独立地表示PO(Rf)2或SO2Rf，Rf表示卤素原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，存在多个Rf的情况下，多个Rf任选相同或不同，
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其中，所述通式(1)中的R1表示POF2或SO2F。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，所述通式(2)中的R1及R2各自独立地表示POF2或SO2F。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解液，其中，所述通式(1)中的Z表示NR5，所述R5表示氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的非水电解液，其中，所述通式(2)中的Z及Z’各自独立地表示NR5，所述R5各自独立地表示氢原子、锂离子、钠离子、或者碳原子数1～4的直链或碳原子数3～4的支链状的烷基。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的非水电解液，其中，所述溶质为选自由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(SO2F)2、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、及LiI组成的组中的至少1者，或者选自由NaPF6、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC4F9SO3、NaN(SO2F)2、NaAlO2、NaAlCl4、NaCl、及NaI组成的组中的至少1者。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解液，其中，所述非水有机溶剂为选自由环状酯、链状酯、环状醚、链状醚、砜化合物、亚砜化合物、及离子液体组成的组中的至少1者。
8.根据权利要求7所述的非水电解液，其中，所述非水有机溶剂包含环状酯，所述环状酯为环状碳酸酯。
9.根据权利要求8所述的非水电解液，其中，所述环状碳酸酯为选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、及氟代碳酸亚乙酯组成的组中的至少1种。
10.根据权利要求7所述的非水电解液，其中，所述非水有机溶剂包含链状酯，所述链状酯为链状碳酸酯。
11.根据权利要求10所述的非水电解液，其中，所述链状碳酸酯为选自由碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、及碳酸甲丙酯组成的组中的至少1种。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的非水电解液，其中，相对于所述(I)、所述(II)、及所述(III)的总量，所述(I)的含量为0.01～10.0质量％。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的非水电解液，其中，还含有选自碳酸亚乙烯酯、双(草酸)硼酸盐、二氟草酸硼酸盐、二氟双(草酸)磷酸盐、四氟草酸磷酸盐、(二氟磷酰基)(氟磺酰基)酰亚胺盐、二氟磷酸盐、氟磺酸盐、1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、1,6-二异氰酸根合己烷、乙炔基碳酸亚乙酯、1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲基酯、1,2-乙烷二磺酸酐、甲基磺酰氟、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、(乙氧基)五氟环三磷腈、四氟(丙二酸)磷酸锂、四氟(吡啶甲酸)磷酸酯、1,3-二甲基-1,3-二乙烯基-1,3-二(1,1,1,3,3,3-六氟异丙基)二硅氧烷、叔丁基苯、叔戊基苯、氟苯、及环己基苯中的至少1种。
14.一种非水电解液电池，其至少包含：正极、负极、分隔件、及权利要求1～13中任一项所述的非水电解液。
15.一种化合物，其由下述通式(1)或下述通式(2)表示，
通式(1)中，X表示CH2、NH、O、S或SO2，Y表示CH或N，Z表示CH2、O或NR5，R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，R5表示碱金属阳离子的情况下，Z中的氮原子与R5的键合表示离子键，
R1表示POF2或SO2F，
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，
通式(2)中，Y及Y’各自独立地表示CH或N，Z及Z’各自独立地表示CH2、O或NR5，R5表示氢原子、碱金属阳离子、或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代，R5表示碱金属阳离子的情况下，Z及Z’中的氮原子与R5的键合表示离子键，
R1及R2各自独立地表示POF2或SO2F，
R3及R4各自独立地表示氢原子或者碳原子数1～12的直链或碳原子数3～12的支链状的烷基，在所述烷基中的碳原子-碳原子键间任选含有氧原子，另外，所述烷基的任意氢原子任选被氟原子取代。
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