CN1950970A - 用于电解液的材料、含离子材料的组合物及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的是提供一种用于电解液的材料、含离子材料的组合物及其用途，所述用于电解液的材料具有改善的离子电导率，并表现出优异的低温性质，可随时间而保持稳定，在高电位下电化学稳定，所述含离子材料的组合物表现出例如电化学稳定性等优异基本性能，并优选地用于多种用途。本发明的另一个目的是提供所述材料的用途。所述用于电解液的材料是含离子化合物的材料，所述材料包含由式(1)表示的含氰基的阴离子，而且在100质量％的用于电解液的材料中，包含1质量％～99质量％的溶剂。

Description

用于电解液的材料、含离子材料的组合物及其用途

技术领域

本发明涉及用于电解液的材料、含离子材料的组合物及其用途。更具体地，本发明涉及用于电解液的材料，所述材料能有利地作为电化学设备中的离子导电体而用于电解液中；包含由阳离子和阴离子组成的离子材料的组合物；包含所述组合物的离子导电材料，该离子导电材料适用于离子导电体的材料；以及使用所述用于电解液的材料和所述离子导电材料的应用项目，例如锂二次电池、电解质电容器、双电层电容器等。

背景技术

用于电解液的材料广泛用于利用离子导电现象的各种电池(cell)或电池组(battery)中，例如用于原电池或原电池组、锂(离子)二次电池、燃料电池和其他具有充放电机构的电池或电池组，以及电解质电容器、双电层电容器、太阳电池、电致变色显示设备等电化学设备。在这些例子中，每个电池通常由一对电极和其间存在的作为离子导电体的电解液构成。

离子材料包含由阳离子和阴离子组成的化合物。其中，在各种离子导电性电池必需的离子导电体的构成材料中，优选将具有离子导电性的物质用作离子导电材料。离子导电体的构成材料可以在构成离子导电体的电解液中起电解质和/或溶剂的作用，或者起固体电解质的作用。其用途的实例可包括与上述电解液材料相同的用途。

目前用作这样的离子导电体的是通过将例如高氯酸锂、LiPF₆、LiBF₄、氟硼酸四乙铵或邻苯二甲酸四乙铵等电解质溶解在例如γ-丁内酯、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸丙二酯或四氢呋喃等有机溶剂中而制备的电解液。在这样的离子导电体中，电解质在溶解时离解为阳离子和阴离子，从而产生贯穿整个电解液的离子导电性。

典型锂(离子)二次电池的形式以横截面示意性地表示在图1中。所述锂(离子)二次电池包括均由相应活性物质形成的正极和负极，由有机溶剂和例如LiPF₆等锂盐(作为溶质溶解在该溶剂中)构成的电解液在正负电极间形成离子导电体。在这种情况下，充电时，在负极上发生 的反应，在负极表面生成的电子(e)以离子导电方式穿过电解液而迁移至正极表面。在正极表面上，发生 的反应，电流从负极流向正极。在放电时，发生相对于充电时所发生的反应的逆反应，电流由正极流向负极。

然而，从一些观点上看，所述构成电化学设备的电解液需要得到改进；所述有机溶剂是易挥发的并具有低闪点，该电解液在低温下会凝固而不能表现电解液性能，并且容易发生液体泄漏，因此影响长期使用的可靠性。因此需要能在这些方面得到改善的材料。

因此，完成了对一种在室温下以液态存在的常温熔盐的研究(例如，参考Koura等：J.Electrochem.Soc.(USA)，(1993)vol.140，第602页)。作为常温熔盐，已知有由例如N-丁基吡啶鎓或N-乙基-N’-甲基咪唑鎓等芳香季铵卤化物和卤化铝构成的络合物以及两种或两种以上锂盐的混合物(参考C.A.Angell等：Nature(UK)，(1993)vol.362，第137页)。然而，前一络合物存在由卤化物离子导致的腐蚀问题，而后一络合物是热力学不稳定的过冷液体，存在络合物随时间凝固的问题。

另一方面，四氟硼酸根阴离子或双三氟甲磺酰亚胺阴离子等的咪唑鎓或吡啶鎓盐从电学角度看是相对稳定的，最近已成为密切研究的目标。然而，它们的例如离子导电性等性能还不够如意，而且，由于含氟，它们会导致例如电极腐蚀等问题。因此，仍有必要设计具有改良的基本性能的离子导电材料。

Dougls R.MacFarlane等人(Chem.Commun.(UK)，(2001)pp.1430-1431)研究了N-烷基-N-甲基吡咯烷鎓盐或者1-烷基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐的热特性、粘度和定性的势稳定性，公开了该二氰胺盐可用作低粘度离子性液体。然而，没有公开关于将所述二氰胺盐作为离子导电材料而应用于电化学设备中的技术。因此，仍有必要设计具有改良的基本性能的离子导电材料。

日本特公表2002-523879号公报(第1～7页和第30～43页)涉及包括氰基取代的甲基化物和氰基取代的酰胺在内的氰基取代的盐，该公报公开了包含基质材料和选自如下组的至少一种盐的电解质：N-氰基取代的酰胺、N-氰基-取代的磺酰胺、1，1，1-双氰基取代的磺酰甲基化物和1，1，1-双氰基酰基甲基化物。为得到所述电解质，制备了所述盐的粉末形式，并将其溶解在作为基质材料的有机溶剂中，以得到液体电解质，或者将该粉末形式用于制造固体聚合物电解质。国际专利申请公开号WO01/15258的小册子中(第14-17页)涉及在有机基质中包含用作导电性物质的离子掺杂剂的固体导电材料，该申请具体公开了一种材料，在所述材料中，将N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓二氰胺盐用作所述有机基质并将LiSO₃CF₃用作离子掺杂剂。然而，这些技术没有包括任何有关以下应用的公开内容：关于将所述化合物以盐形式作为电解液中的材料而用作电化学设备中的优异离子导电体的应用，以及关于所述盐本身的液体形式的使用。

日本特公表2000-508677号公报(第1-12页)涉及包含与阳离子部分M^+m成键的阴离子部分的离子化合物，该公报公开了可以用作例如离子导电材料的以下离子化合物：所述离子化合物中的阳离子部分M是水合氢离子、亚硝鎓离子NO⁺、铵离子NH₄ ⁺、m价的金属阳离子、m价的有机阳离子或者m价的有机金属阳离子，阴离子部分对应于化学式R_D-Y-C(C≡N)₂ ^-或Z-C(C≡N)₂ ^-。然而，仍有必要对其进行改性以提供适用于构成具有优异基本性能的电解液的材料。

日本特许第3182793号公报(第1、5～8页)涉及一种用于驱动电解质电容器的熔盐型电解质，据公开，该电解质盐可在不使用溶剂的情况下熔化或熔化并固化，所述电解质盐包含具有共轭双键的含氮杂环阳离子或具有共轭双键的含氮稠合杂环阳离子。据描述，所述电解质可用在电解质电容器中，而且可将羧酸离子用作阴离子。然而，其中没有公开作为电化学装置的电解液的一项重要的性能参数，即电导温度，而且，因为离子导电性等性能不充分，所以仍有必要进行发明设计以获得可构成具有优异基本性能的离子导电体的材料。

日本特开2004-127774号公报(第2、3页)涉及用于离子导电体的材料，该公报公开了一种用于离子导电体的材料，该材料包括作为必要成分的特定阴离子和含水量为200ppm以下的离子性材料。所述用于离子导电体的材料具有优异的可用于电化学设备的离子导电性，此外，该材料对电极等的腐蚀性较弱，能随时间稳定存在，因而能有利地用于各种电气设备中。然而，仍有必要进行发明设计，以便使其即使在诸如将水引入电化学设备的用途中也能发挥更充分的电化学稳定性，并在更多的用途中达到有利的使用。

发明内容

根据上述情况已完成本发明，本发明的一个目的是提供：用于电解液的材料，所述材料具有改进的离子导电性，在低温下显示出优异性能，随时间而保持稳定，并在高电位下具有电化学稳定性；以及含离子材料的组合物，该组合物可表现出例如电化学稳定性等优异基本性能，并可有利地用于各种用途。本发明的另一个目的是提供包含所述含离子材料的组合物的离子导电材料，以及使用所述用于电解液的材料和离子导电材料的锂二次电池、电解质电容器和双电层电容器。

本发明人进行多种研究以开发一种作为离子导电体的构成电解液的材料，结果，注意到如下事实：通过将电解质溶解于熔盐中而制得的液体形式的离子导电体是有用的，因为所述盐形式不再表现出挥发性并能安全使用。然后，本发明人发现：(A)当包含具有特定结构的阴离子时，可获得优异的离子导电率，这在构成离子导电体的材料中将成为优选，并且当限定溶剂的含量时，将充分地同时实现对溶剂挥发问题的改善和对离子导电性的提升。通常，当用于电解液的材料中的溶剂含量较小时，例如，所述材料会在低温-55℃时冻结，有时不能测得离子导电率。然而，据发现，通过采用这样的形式，可减少挥发物，并可获得优异的离子导电率而不会在低温下冻结，而且，当所述材料构成电解液时，可表现出优异的基本性能。另外，据发现，通过(B)采用含两种或者两种以上的离子性液体的形式，即使单独在低温下会凝固、有时不能测得离子导电率的离子性液体也能具有优异的离子导电率，而且，通过包含特定组合的离子性液体，或通过使在特定温度的离子导电率超出特定范围，所述材料可适用于构成离子导电体的材料，由此产生了成功解决上述问题的方案。

据发现，当所述材料不含有氟原子时，可使对电极等的腐蚀得到抑制，并可以使功能随时间而保持稳定，因此，所述材料具有作为构成电解液的液体材料的功能，并可适用于电化学设备。进一步地，据发现，通过采用具有呈特定结构的阳离子和阴离子的形式，可获得在常温下稳定地保持熔融状态的常温熔盐，其在高温下向外界的挥发可得到抑制，因此所述材料成为构成电化学设备中长期耐用的电解液的更适宜的材料。

另外，本发明人还对适用于构成电解液的材料的含离子材料的组合物进行了各种研究，发现其电化学性质依赖于杂质的含量，并发现，当限定该组合物中所含的离子材料的杂质含量时，可表现出更好的电化学稳定性。然后，据发现，在所述离子材料中，通过(C-1)采用限定含水量的包含具有特定结构的阴离子的形式，或通过(C-2)采用包含三氰甲基化合物阴离子的形式，可进一步提高稳定性，还可以在将水引入电化学设备的用途中表现出充分的电化学稳定性，而且，据发现，在上述离子材料中，通过(C-3)采用限定40℃时的粘度值并限定含水量的形式，也可以表现出相似作用和效果，由此产生了成功解决上述问题的方案。

本发明人进一步发现，上述用于电解液的材料和上述包含含离子材料的组合物的离子导电材料可特别用作构成电化学设备(例如锂二次电池、电解质电容器和双电层电容器)的材料，从而实现了本发明。

即，本发明是下列用于电解液的材料、含离子材料的组合物(此组合物也称为“(所述)含离子材料的组合物”)、离子导电材料及其用途(锂二次电池、电解质电容器和双电层电容器)，以下所有用于电解液的材料和含离子材料的组合物均可有效地用于构成具有优异电化学稳定性的离子导电体。另外，术语“％”表示百分比。

(1)一种用于电解液的材料，所述材料包含离子化合物，

该材料包含由式(1)表示的含氰基的阴离子，而且在100质量％的所述用于电解液的材料中包含1质量％～99质量％的溶剂，

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²可以相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地是不小于0的整数。

(2)一种用于电解液的含两种或两种以上离子性液体的材料，

该材料包含无不饱和键的铵阳离子、具有不饱和键的铵阳离子和由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²可以相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

(3)一种用于电解液的含两种或两种以上离子性液体的材料，

该材料含有至少两种无不饱和键的铵阳离子，

其中，两种饱和烷基铵阳离子中的任一种或者两种具有环状结构。

(4)一种用于电解液的含两种或两种以上离子性液体的材料，

该材料含有：至少两种具有不饱和键的铵阳离子，与所述阳离子配对的阴离子属于不同种类；以及由式(1)表示的阴离子：

在化学式中，X表示至少一种选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的元素；M¹和M²可以相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

(5)一种用于电解液的含两种或两种以上离子性液体的材料，

所述材料在-55℃时的离子电导率为1×10^-6S/cm以上。

(6)一种用于电解液的含一种或两种或两种以上离子性液体的材料，

所述材料在循环伏安法测量中，在施加电压的第三循环或第三循环以后的循环中的峰值电流下降率为20％或大于20％。

(7)一种包含离子材料的组合物，

其中所述离子材料包含由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²可以相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数；

所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％，而且所述离子材料中的含水量是0.05质量％～10质量％。

(8)一种包含离子材料的组合物，

其中，所述离子材料包含三氰甲基化合物阴离子，

所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％。

(9)一种包含离子材料的组合物，

其中，所述离子材料在40℃时是粘度为200mPa·S以下的液态，

所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％，而且所述离子材料中的含水量是0.05质量％～10质量％。

(10)一种包含所述含离子材料的组合物的离子导电材料，

(11)一种锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器，所述锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器均使用所述用于电解液的材料或所述离子导电材料。

在下文中，将详细描述本发明。

本发明的用于电解液的材料具有如下形式(A)和形式(B)中的至少一种形式，也可以具有由两种或两种以上的所述形式组合而成的形式。

形式(A)：形式(A)含有由式(1)表示的阴离子，并且在100质量％的用于电解液的材料中包含1质量％～99质量％的溶剂。

形式(B)：形式(B-1)含有两种或两种以上的离子性液体，其中含有无不饱和键的铵阳离子和具有不饱和键的铵阳离子，并包含由式(1)表示的阴离子；形式(B-2)含有两种或两种以上离子性液体，其中包含至少两种无不饱和键的铵阳离子，而且所述铵阳离子中的任一种或者两种具有环(环状)结构；形式(B-3)含有两种或两种以上离子性液体，其中包含至少两种具有不饱和键的铵阳离子，与所述阳离子配对的阴离子属于不同种类，而且该形式含有由式(1)表示的阴离子；形式(B-4)含有两种或两种以上离子性液体，其中，在-55℃时的离子电导率为1×10^-6S/cm以上；形式(B-5)含有一种或两种或两种以上离子性液体，其中，在循环伏安法测量中，在施加电压的第三循环或第三循环以后的循环中的峰值电流下降率为20％或者大于20％。

在上述(A)、(B-1)和(B-3)形式中，由式(1)表示的阴离子可以是或者可以不是构成所述离子化合物或离子性液体的阴离子。另外，在用于电解液的材料的其他形式中，通过采用含有由式(1)表示的阴离子的形式，所述材料可具有优异的离子导电率，并适用于构成离子导电体的材料。

在(B-1)至(B-3)形式中，可含有除每种形式中的阳离子外的其他阳离子等。

此外，通过采用(B-5)形式，可表现出充分的耐电压性，并可得到在电化学上更稳定的离子导电体，进一步地，通过采用由(A)和(B-1)至(B-4)形式中的任意一种或多种形式与(5)形式组合而成的形式，可获得同时具有更好的离子导电率和更好的耐电压性的电解液，而且可以使所述材料更适合用作构成离子导电体的材料。

在本发明中，用于电解液的材料是优选用作介质(溶剂)和/或电解质的材料，所述介质(溶剂)和/或电解质是用于构成电化学设备中的电解液的材料。本发明的用于电解液的材料包含一种或两种或两种以上的离子化合物，所述离子化合物包括由阳离子和阴离子组成的化合物。当所述材料含有两种或两种以上的离子化合物时，可包含两种或两种以上的由阳离子和阴离子组成的化合物，而且阳离子或阴离子可以是同类物质。此处，离子性液体是指在包括由阳离子和阴离子组成的化合物的离子化合物之中呈液态的那些离子化合物。

上述离子化合物(包括离子性液体)优选为在40℃时具有流动性和特定体积的液态离子化合物。具体而言，优选为在40℃时的粘度为200mpa·S以下的液体，进一步优选该粘度为100mpa·S以下，再进一步优选为50mPa·S以下。

首先，在下文中描述上述(A)形式的用于电解液的材料。

所述(A)形式的用于电解液的材料在100质量％的用于电解液的材料中包含1质量％～99质量％的溶剂。当该含量少于1质量％时，离子导电性不能得到充分改善，而当该含量超过99质量％时，因为溶剂的挥发性导致稳定性不能得到充分改善。所述含量的下限优选为1.5质量％，进一步优选为20质量％，再进一步优选为50质量％。所述含量的上限优选为85质量％，进一步优选为75质量％，再进一步优化为65质量％。优选的溶剂含量范围是50质量％～85质量％。

所述形式的用于电解液的材料具有减小的挥发物，此外，例如在-55℃的低温下不会冻结，具有优异的离子导电率，而且，当所述材料构成电解液时，能表现出优异的基本性能。

作为上文所述的溶剂，只要能改善离子导电性，可使用任何溶剂，例如，优选水和有机溶剂。有机溶剂的例子可包括诸如1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、冠醚、三甘醇单甲基醚、四甘醇二甲醚和二氧六环等醚；诸如碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸二乙酯和碳酸甲·乙酯等碳酸酯；诸如碳酸二甲酯、碳酸乙·甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯和碳酸甲基·苯基酯等链式碳酸酯；诸如碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、2，3-二甲基碳酸乙二酯、碳酸丁二酯、碳酸亚乙烯基酯和2-乙烯基碳酸乙二酯等环状碳酸酯；诸如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸、丙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等脂肪酸酯；诸如苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯等芳香族羧酸酯；诸如γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯等羧酸酯；诸如磷酸三甲酯、磷酸乙基·二甲基酯、磷酸二乙基·甲基酯和磷酸三乙酯等磷酸酯；诸如乙腈、丙腈、甲氧基丙腈、戊二腈、己二腈和2-甲基戊二腈等腈类；诸如N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮等酰胺；诸如二甲砜、乙基·甲基砜、二乙砜、环丁砜、3-甲基环丁砜和2，4-二甲基环丁砜等硫化物；诸如乙二醇、丙二醇、乙二醇单甲醚和乙二醇单乙醚等醇类；诸如乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、1，4-二氧六环、1，3-二氧戊环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2，6-二甲基四氢呋喃和四氢吡喃等醚；诸如二甲基亚砜、甲基·乙基亚砜和二乙基亚砜等亚砜；诸如苄腈和甲苯腈等芳香腈；硝基甲烷、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、1，3-二甲基-3，4，5，6-四氢-2(1H)-嘧啶酮和3-甲基-2-噁唑烷酮，也可使用上述化合物中的一种或两种或两种以上。

其中，更优选使用碳酸酯、脂肪酸酯和醚，再优选使用碳酸酯，最优选使用诸如γ-丁内酯、γ-戊内酯等环酯。

上述(A)形式的用于电解液的材料含有由式(1)表示的含氰基的阴离子。该阴离子可以是构成本发明用于电解液的材料中所含的上述离子化合物的阴离子，或者可以是构成其他成分的阴离子。通过含有所述阴离子，用于电解液的材料可具有优异的离子导电性，并适用于构成离子导电体的材料。另外，所述用于电解液的材料可含有其他阴离子，只要构成电解液时，这些阴离子能适当地发挥作用即可，例如，所含有的可以是如下阴离子：

双(三氟甲磺酸)酰亚胺阴离子(TFSI)；四氟硼酸根阴离子；诸如乙酸和苯甲酸根阴离子等一元羧酸根阴离子；诸如邻苯二甲酸、马来酸和琥珀酸根阴离子等二元羧酸根阴离子；和诸如硫酸二甲酯和硫酸二乙酯等硫酸酯阴离子。

作为选择，也可使用如下一种或两种或两种以上的离子：

诸如含氟无机离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子、六氟锑酸根离子、六氟铌酸根离子和六氟钽酸根离子等含氟无机离子；诸如邻苯二甲酸氢根离子、马来酸氢根离子、水杨酸根离子、苯甲酸根离子和己二酸根离子等羧酸根离子；诸如苯磺酸根离子、甲苯磺酸根离子、十二烷基苯磺酸根离子、三氟甲磺酸根离子和全氟代丁烷磺酸根离子等磺酸根离子；诸如硼酸根离子和磷酸根离子等无机含氧酸根离子；诸如双(三氟甲磺酸)酰亚胺阴离子、双(五氟乙磺酸)酰亚胺阴离子、三(三氟甲磺酰)甲基化物阴离子、全氟代烷基氟硼酸根离子、全氟代烷基氟磷酸根离子、硼二儿茶酚胆酸(borodicatecholate)根离子、硼二甘氨胆酸(borodiglycholate)根离子、硼水杨酸根离子、硼四(三氟乙酸根)离子和双(乙二酸根)硼酸根离子等四齿硼酸根离子。

参考上述由式(1)表示的阴离子，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素，其中优选为C、N或S，更优选为C或N，再优选为C，其中，上述式(1)中的X是碳元素(C)时的形式是本发明的优选实施方案之一。M¹和M²可以相同或不同，各自代表选自-S-、-O-、-SO₂-和-CO-的有机连接基团，优选是-SO₂-或-CO-。Q代表有机基团，并优选为氢原子、卤素原子、C_pF_(2p+1-q)H_q、OC_pF_(2p+1-q)H_q、SO₂C_pF_(2p+1-q)H_q、CO₂C_pF_(2p+1-q)H_q、COC_pF_(2p+1-q)H_q、SO₃C₆F_5-rH_r或NO₂(其中1≤p≤6，0＜q≤13，0＜r≤5)，例如，更优选为氟原子、氯原子、C_pF_(2p+1-q)H_q或SO₂C_pF_(2p+1-q)H_q。符号a是不小于1的整数，而符号b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数，而且a、d和e取决于元素X的价数；例如，其中当X＝硫原子时，a＝1，d＝0，且e＝0，而当X＝氮原子时，(1)a＝2，d＝0，且e＝0；(2)a＝1，d＝1，且e＝0；或者(3)a＝1，d＝0，且e＝1，而b和c优选为0。

作为由式(1)表示的阴离子，优选为二氰胺阴离子(DCA)、硫氰酸根离子、三氰甲基化合物阴离子(TCM)、四氰基硼阴离子、氰氧阴离子(CYO)等，因为它们不含氟，而且在电极等中具有优异的抗腐蚀性，特别优选三氰甲基化合物阴离子。

上述含氰基的阴离子可以是由式(2)表示的阴离子；

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²可以相同或不同，各自代表有机连接基团；a是不小于1的整数，b、c和d各自独立地代表不小于0的整数；

其中含氰基的离子是由式(2)表示的阴离子时的形式是本发明的优选实施方案之一。

参考上述由式(2)表示的阴离子，X、M¹和M²与上述相同，符号a是不小于1的整数，而符号b、c和d是不小于0的整数，而且a和d取决于元素X的价数；例如，其中当X＝硫原子时，a＝1且d＝0，而当X＝氮原子时，a＝2且d＝0，或者a＝1且d＝1。

作为由式(2)表示的阴离子，优选为二氰胺阴离子(DCA)、三氰甲基化合物阴离子(TCM)等，因为它们不含氟，而且在电极等中具有优异的抗腐蚀性，特别优选是三氰甲基化合物阴离子。

作为在上述形式(A)的用于电解液的材料中的阴离子的存在量，相对于100质量％的用于电解液的材料，衍生自所述阴离子的化合物的含量下限优选为1质量％，更优选为5质量％，进一步优选为10质量％。上限优选为99.5质量％，更优选为95质量％，进一步优选为90质量％。

上述用于电解液的材料包含构成所述离子化合物的阳离子，也可包含其他阳离子。作为本发明的用于电解液的材料中所含有的所述阳离子，可使用任何阳离子，只要它能在所述材料构成电解液时起适当作用即可，例如，优选含有由式(3)表示的鎓阳离子：

在该式中，L表示C、Si、N、P、S或O；R基团可以相同或不同，各自代表有机基团，而且可键合在一起；s是整数3、4或5，而且是由元素L的价数决定的数值。另外，优选所述阳离子是形成本发明的用于电解液的材料中所含的离子化合物的阳离子。

上述由式(3)表示的鎓阳离子优选为由如下式(3-1)表示的离子：

在该式中，R与式(3)中的相同。其中，优选的是下列(I)至(IV)的鎓阳离子。此外，在表示下列(I)至(III)的阳离子的化学式中，R¹至R¹²可以相同或者不同，并分别为有机基团，且其中两个基团可键合在一起。

(I)由下式表示的十种杂环鎓阳离子：

(II)由下式表示的五种不饱和鎓阳离子：

(III)由下式表示的九种饱和环鎓阳离子；

(IV)其中R为C₁-C₈烷基的线型鎓阳离子。

在所述鎓阳离子中，更优选的是在上述式(3)中的L是氮原子的鎓阳离子。再优选的是由下列式(3-2)表示的六种鎓阳离子，以及诸如三乙基甲基铵、二甲基乙基丙基铵、二乙基甲基甲氧基乙基铵、三甲基丙基铵、三甲基丁基铵和三甲基己基铵等链式鎓阳离子。

化学式(3-2)：

在该式中，R¹至R¹²与表示上述(I)至(III)的化学式中的

含义相同。

由上述R¹至R¹²表示的有机基团均分别优选为氢原子、氟原子、氨基、亚氨基、酰胺、醚、酯、羟基、羧基、氨基甲酰基、氰基、砜基或硫化物基团或者直链、支链或环状的C₁-C₁₈烃基或氟烃基，其中可包含氮、氧或硫等原子。更优选为氢原子、氟原子、氰基、砜基、C₁-C₈烃基和氟烃基。

含有所述鎓阳离子和上述阴离子的化合物可以是能在常温下稳定保持熔融状态的常温熔盐。因此，包含所述化合物的本发明的用于电解液的材料能用作电化学设备中的离子导电体的适当材料，并能长期耐用。此外，此处使用的术语“熔盐”指一种能在从室温至80℃的温度范围内稳定保持其液体状态的盐。

关于上述(A)形式的用于电解液的材料中的阳离子的存在量，相对于用于电解液的材料中1摩尔阴离子，其下限为0.5摩尔，更优选为0.8摩尔。而其上限为2.0摩尔，更优选为1.2摩尔。

在上述(A)形式的用于电解液的材料中，在-55℃时的离子电导率优选为1×10^-7S/cm以上。当离子电导率小于1×10^-7S/cm时，通过使用本发明的用于电解液的材料而制备的电解液很可能在随时间而维持足够的离子电导率的水平的同时不能稳定工作。离子电导率更优选为1×10^-6S/cm以上，进一步优选为5×10^-5S/cm以上，再优选为1×10^-4S/cm以上。

使用称为HP4294A(商品名，Toyo公司产品)的阻抗分析仪，以及称为SI1260(商品名，Solartron有限公司产品，其中使用SUS电极)的阻抗分析仪，通过复阻抗法可以合理地测量上述离子电导率。

上述用于电解液的材料在25℃时的粘度优选为300mPa·s以下。当该粘度超过300mPa·s时，可充分改善离子电导率。该粘度更优选为200mPa·s以下，进一步优选为100mPa·s以下，最优选为50mPa·s以下。

上述粘度的测量方法没有特别限制，可合理地使用包括利用型号为TV-20的锥/板型粘度计(Tokimec公司产品)并在25℃时进行测量的方法。

上述用于电解液的材料优选在150℃加热50小时以后具有50％以下的峰值下降率。通过采用此形式，电解液原本具有的诸如高电导率、热稳定性和耐电压性等性质可得到长期保持，并且可以充分改进电解液的长期稳定性。峰值下降率更优选为30％以下，进一步优选为20％以下。

此处，峰值指峰值区域，在150℃加热50小时后的峰值下降率是通过(A-B)/A×100得到的值，其中A表示用于电解液的材料中的离子化合物在加热前的峰值，而B表示在150℃加热50小时后的峰值。峰值(指峰值区域)可通过液相色谱(LC)分析而测得。

在本发明中，在用于电解液的材料中所含的离子化合物本身可满足这样的数值范围。即，离子化合物在150℃加热50小时后具有50％以下的峰值下降率也是本发明的一个方面。

然后，下文将描述上述(B)形式的用于电解液的材料。首先，描述上述(B-4)形式。

在上述(B-4)形式的用于电解液的材料中，当离子电导率小于1×10^-6S/cm时，通过使用本发明的用于电解液的材料而制备的电解液很可能在随时间而维持足够的离子电导率的水平的同时不能稳定工作。离子电导率优选为1×10^-5S/cm以上，更优选为5×10^-5S/cm以上，再优选为1×10^-4S/cm以上。

上述离子电导率可合理地通过在上述形式(A)中使用的方法测量。

在上述(B-4)形式中，优选包含由式(2)表示的鎓阳离子，并优选所述的阳离子是形成本发明的用于电解液的材料中所含的离子性液体的阳离子。由式(2)表示的鎓阳离子的优选形式如(A)形式中所述。

然后，描述上述(B-1)形式。

在(B-1)形式中，用于电解液的材料中所含的无不饱和键的铵阳离子和含有不饱和键的铵阳离子均可以是在两种或两种以上的离子性液体中的阳离子，或者可以衍生自其他化合物。

上述无不饱和键的铵阳离子可以是包含位于元素之间的单键的烷基铵阳离子。所述单键包括相同元素间的单键和不同元素间的单键。

作为无不饱和键的铵阳离子，R是C₁至C₈烷基的的上述(III)的九种饱和环鎓阳离子、上述(IV)的链式鎓阳离子等上述(B-4)形式的阳离子中，优选的是式(3)中的L为氮原子的阳离子。

上述包含不饱和键的铵阳离子可以是具有不饱和键的烷基铵阳离子。所述不饱和键包括：相同元素间的多重键，例如碳-碳多重键，和氮-氮多重键；以及不同元素间的多重键，例如碳-氮多重键。优选所述不饱和键是共轭双键。所述共轭双键指如下情形中的双键，即两个或两个以上的双键分别通过一个单键连接。

作为具有不饱和键的铵阳离子，上述(I)中的10种杂环鎓阳离子、上述(II)表示的五种不饱和鎓阳离子等上述(B-4)形式中的阳离子中，优选的是式(3)中的L是氮原子的阳离子。

然后，描述上述(B-2)形式。

(B-2)形式是：在两种无不饱和键的铵阳离子中，(a)其中一种具有环状结构，另一种不具有环状结构的形式，或(b)其中两种都具有环状结构的形式。而且，所述无不饱和键的铵阳离子可以是用于电解液的材料中含有的两种或两种以上的离子性液体中的阳离子，或者可以衍生自其他化合物。

作为上述(a)和(b)形式中的具有环状结构的阳离子，优选的是例如上述(B-1)形式的无不饱和键的铵阳离子中的具有环状结构的阳离子。作为所述无不饱和键且具有环状结构的铵阳离子，优选的是例如上述(B-4)形式中的上述(III)表示的九种饱和环状鎓阳离子等。

另外，作为在上述(a)形式中不具有环状结构的阳离子，优选的是上述(B-1)形式的无不饱和键的铵阳离子中的不具有环状结构的阳离子。作为所述铵阳离子，优选的是例如上述(B-4)形式中的R是C₁至C₈烷基的上述(IV)的链式鎓阳离子等。

然后，描述上述(B-3)形式。

在(B-3)形式中，所述用于电解液的材料中所含的至少两种具有不饱和键的铵阳离子和与所述阳离子配对的阴离子可以是所述用于电解液的材料中包含的两种或两种以上的离子性液体中的阳离子和阴离子，或者可以衍生自其他化合物。

作为上述具有不饱和键的铵阳离子，优选的是上述(B-1)形式的具有不饱和键的铵阳离子。至少两种具有不饱和键的铵阳离子可以衍生于由阳离子和阴离子构成的化合物，并且所述用于电解液的材料中包含至少两种或两种以上的与所述阳离子配对的阴离子。

与所述阳离子配对的阴离子可以属于不同种类。不同种类是指，例如，即使构成阴离子的元素种类是相同的或者阴离子结构是相似的，组成比率也是不相同的，或者即使阴离子具有相似结构时，构成阴离子的元素种类也是不同的。

然后，描述上述(B-5)形式。

在(B-5)形式中，当在循环伏安法测量中的施加电压的第三循环或第三循环以后的峰值电流下降率少于20％时，不再表现出足够的耐电压性，并存在不能获得电化学进一步稳定的电解液的可能。该比率优选为20％以上，更优选为40％以上，进一步优选为60％以上。即，在(B-5)形式的用于电解液的材料中，在循环伏安法测量中的施加电压的第三循环或第三循环以后的峰值电流下降率优选为20％以上，更优选为60％以上。

另外，在(B-5)形式中，在循环伏安法测量中的施加电压的第二循环或第二循环以后的峰值电流下降率优选为10％以上，更优选为20％以上。

此处，在施加电压的第二循环或第二循环以后的峰值电流下降率是通过(i_p1-i_pn)/i_p1×100得到的值，其中“i_p1”表示第一循环的峰值电流，而“i_pn”代表第二循环或第二循环以后的峰值电流。

优选通过采用利用三电极-池的标准伏安计HSV-100(商品名；由Hokuto Denko公司制造)在30℃和常压下进行所述循环伏安法(CV)测量。这种情况下的测量条件如下：

(测量条件)

工作电极：玻璃炭电极

参比电极：银电极

反电极：铂电极

扫描速率：100mV/s

扫描范围：从自然电位至3V

上述形式(B-5)的用于电解液的材料的粘度在40℃时优选为200mPa·s以下。当粘度超过200mPa·s时，可充分改善离子电导率。该粘度更优选为100mPa·s以下，且进一步优选为50mPa·s以下。

上述粘度的测量方法是优选的，例如，可合理地使用包括使用型号为TV-20锥/板型粘度计(Tokimec公司产品)并在25℃进行测量的方法。

另外，(B-5)形式中的用于电解液的材料优选含有由式(3)表示的鎓阳离子和/或由式(1)表示的阴离子，由此可获得同时具有较好的离子电导率和耐电压性的电解液。更优选地，所述材料包含由式(3)表示的鎓阳离子和由式(1)表示的阴离子。所述鎓阳离子和/或阴离子优选是形成本发明的用于电解液的材料中所含的离子性液体的阳离子和/或阴离子。

进一步地，(B-5)形式中的用于电解液的材料优选包含两种或两种以上的离子性液体。因此，可获得其中由该离子性液体组成的电解质盐的分解在高电压下得到充分抑制而且在电化学上更加稳定的电解液。

在所述(B-1)和(B-3)形式中所含由式(1)表示的阴离子中，X、M¹、M²、Q、a、b、c、d和e与上述(A)形式中描述的相同，由式(1)表示的阴离子的优选实施方案也与上述相同。

除由式(1)表示的阴离子外，还可包含上述其他阴离子。

作为所述(B-2)和(B-4)形式中所含的阴离子，可使用任何阴离子，只要它在所述材料构成电解液时起到适当作用即可，优选的是例如由式(1)表示的阴离子、双(三氟甲磺酸)酰亚胺阴离子(TFSI)、四氟硼酸根阴离子等。

关于根据上述(B)形式所述的用于电解液的材料中的阳离子的存在量，相对于100质量％的用于电解液的材料，衍生自阳离子的化合物的含量下限优选为1质量％，更优选为5质量％，进一步优选为10质量％。而上限为99.5质量％，更优选为95质量％，进一步优选为90质量％。

关于阴离子的存在量，相对于用于电解液的材料中1摩尔的阳离子，下限优选为0.5摩尔，更优选为0.8摩尔。而上限优选为2.0摩尔，更优选为1.2摩尔。

优选上述(B)形式的用于电解液的材料进一步包含有机溶剂。由此，离子电导率可得到进一步提高。

作为所述有机溶剂，可使用如上述(A)形式中描述的一种或两种或两种以上的溶剂，所述有机溶剂的优选形式也如同上文所述。

当将非水性溶剂用作溶剂时，优选控制含水量，由此，使用所述电解液的电化学设备的耐电压性能和寿命性能得以稳定。此外，所述(B)形式的用于电解液的材料也可满足高耐热性的要求，而且通过控制含水量，可更充分地抑制水分造成的影响，可更充分地表现出这些性质。具体而言，当使用非水性溶剂时，电解液中的水分浓度优选为1质量％以下。水分浓度更优选为0.1质量％以下。此外，水分浓度优选为0.01质量％以上，由此，在修复正极上的氧化膜时的成型特性是充分的。

在(B)形式的用于电解液的材料中，从对电导率和由于溶剂挥发而导致的电解液稳定性降低进行改善的角度来看，相对于100质量％的电解液，有机溶剂和水的存在量的下限优选为1质量％，上限优选为20质量％。当所述存在量少于1质量％时，存在离子电导率变小的可能性。当该存在量超过20质量％时，存在由于溶剂挥发导致稳定性不够的可能性。更优选的上限是10质量％，而进一步优选的上限是5质量％。而且，更优选的范围是1质量％～10质量％，而进一步优选的范围是1质量％～5质量％。

然后，描述上述(A)和(B)形式的用于电解液的材料。

所述(A)和(B)形式的用于电解液的材料优选包含具有共轭双键的氮杂环阳离子。该形式也是本发明的优选形式之一。

所述具有共轭双键的氮杂环阳离子可以是或者可以不是(B-1)和(B-3)形式中所含的具有不饱和键的铵阳离子。此外，(B-2)形式成为进一步包含所述具有共轭双键的氮杂环阳离子的形式。

所述具有共轭双键的氮杂环阳离子，优选为上述(I)的十种杂环鎓阳离子和上述(II)的五种不饱和鎓阳离子之中的具有共轭双键的阳离子，其中，式(3)中的L是氮原子。

优选地，根据上述形式(A)和(B)所述的用于电解液的材料进一步包含碱金属盐和/或碱土金属盐。本发明的用于电解液的材料在包含所述碱金属盐和/或碱土金属盐并因此包含电解质时，可作为用于电化学设备中的电解液的合适材料。合适的碱金属盐是锂盐、钠盐和钾盐。合适的碱土金属盐是钙盐和镁盐。更优选的是锂盐。

上述碱金属盐和/或碱土金属盐可以是含有上述阴离子的化合物或者可以是其他化合物。

在含有上述阴离子的化合物的情况中，优选的是由式(1)表示的阴离子的碱金属盐和/或碱土金属盐，更优选的是锂盐。作为所述锂盐的优选例子，除上述阴离子的锂盐以外，还可以是LiC(CN)₃、LiSi(CN)₃、LiB(CN)₄、LiAl(CN)₄、LiP(CN)₂、LiP(CN)₆、LiAs(CN)₆、LiOCN或LiSCN等。

在所述其他化合物的情况中，优选的是在电解液中表现出高解离常数的电解质盐。因此，适合使用的是三氟甲磺酸的碱金属盐和碱土金属盐，诸如LiCF₃SO₃、NaCF₃SO₃和KCF₃SO₃等；全氟代烷烃磺酰亚胺的碱金属盐和碱土金属盐，诸如LiC(CF₃SO₃)₃和LiN(CF₃CF₃SO₂)₂等；六氟磷酸的碱金属盐和碱土金属盐，诸如LiPF₆、NaPF₆和KPF₆等；高氯酸的碱金属盐和碱土金属盐，诸如LiClO₄和NaClO₄等；诸如LiBF₄和NaBF₄等四氟硼酸盐；诸如LiAsF₆、LiI、NaI、NaAsF₆和KI等碱金属盐。其中，从溶解度和离子电导率角度出发，优选的是LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆和全氟代烷烃磺酰亚胺的碱金属盐和碱土金属盐。

上述用于电解液的材料可另外含有其他电解质盐。优选的其他电解质盐是诸如高氯酸四乙基铵等高氯酸季铵盐；诸如(C₂H₅)₄NBF₄等四氟硼酸季铵盐；诸如(C₂H₅)₄NPF₆等季铵盐；诸如(CH₃)₄P·BF₄和(C₂H₅)₄P·BF₄等季鏻盐。从溶解度和离子电导率的角度考虑，优选的是季铵盐。

相对于100质量％的用于电解液的材料，上述用于电解液的材料中的所述电解质盐的存在量的下限优选为0.1质量％，而上限优选为50质量％。当该存在量少于0.1质量％时，绝对离子量会不够，可能导致低离子电导率。当该存在量多于50质量％时，离子的迁移将在很大程度上受到抑制。其上限更优选为30质量％。

当上述用于电解液的材料包含质子时，可适合用作构成氢电池的离子导电体的材料。所述进一步含有质子的用于电解液的材料构成了本发明的实施方案的优选方式之一。在本发明中，当所述用于电解液的材料含有能在解离时产生质子的化合物时，该质子能在电解液中生成。

关于上述用于电解液的材料中的质子的存在量，相对于所述用于电解液的材料，下限为0.01摩尔/L，而上限为10摩尔/L。当该存在量低于0.01摩尔/L时，绝对质子量不足，可能导致低质子电导率。当该存在量超过10摩尔/L时，离子迁移将在很大程度上受到抑制。上限更优选为5摩尔/L。

上述形式(A)和(B)的上述用于电解液的材料可含有除上述成分外的其他成分，只要不影响本发明的效果即可。例如，可含有一种或两种微粒状的各类无机氧化物。

适宜的上述微粒状的无机氧化物是无电子导电性且电化学稳定的无机氧化物。更优选的是表现出离子导电性的无机氧化物。适宜的所述微粒状的氧化物是α-、β-和γ-氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、钛酸钡、氧化钛、水滑石以及像微粒状的离子导电性或非导电性的陶瓷那样的物质。

上述微粒状的无机氧化物优选具有尽可能大的比表面积，通过BET方法测定，比表面积优选为5m²/g以上，更优选为50m²/g以上。所述微粒状的无机氧化物只要能够与电解液的其他构成要素相混合，可以具有任何晶粒直径。优选尺寸(指晶粒直径)为0.01μm～20μm，更优选为0.01μm～2μm。

上述微粒状的无机氧化物可具有多样化的形状和形态，例如球形、椭球形、立方形、近似立方形(长方形)、圆柱形或棒形。

相对于用于电解液的材料，上述微粒状的无机氧化物的添加量优选为100质量％。当添加量超过100质量％时，无机氧化物将不利地降低离子电导率。更优选为0.1质量％～20质量％。

另外，除此之外，也可添加诸如乙酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐和均苯四酸酐等酸酐及其酸化合物；和诸如三乙胺和甲基咪唑等碱性化合物。相对于用于电解液的材料，添加量优选为50质量％以下，更优选为0.01质量％～20质量％。

上述用于电解液的材料除上述盐和溶剂以外，还可含有多种添加剂。加入添加剂的目的可以是多样化的，其例子包括提高电导率、提高热稳定性、抑制因水合或溶解导致的电极劣化、抑制气体生成、提高耐电压性和提高可润湿性。作为所述添加剂，可使用一种或两种或两种以上的如下化合物：

诸如对硝基苯酚、间硝基苯乙酮和对硝基苯甲酸等硝基化合物；诸如磷酸二丁酯、磷酸单丁酯、磷酸二辛酯、辛基磷酸单辛酯和磷酸等磷化合物；诸如硼酸、硼酸与多元醇(乙二醇、丙三醇、甘露糖醇、聚乙烯醇等)或多糖形成的络合物等硼化合物；亚硝基化合物；脲化合物；砷化合物；钛化合物；硅化合物；铝酸化合物；硝酸和亚硝酸化合物；诸如2-羟基-N-甲基苯甲酸和二(三)羟基苯甲酸等苯甲酸；诸如葡萄糖酸、重铬酸、山梨酸、二羧酸、EDTA、氟羧酸、苦味酸、辛二酸、己二酸、癸二酸、杂多酸(钨酸、钼酸)、龙胆酸、硼二龙胆酸、水杨酸、N-氨基水杨酸、硼二原儿茶酸(borodiprotocatechuic acid)、硼二儿茶酚、巴末酸(bamonic acid)、包宁地衣酸(bonic acid)、硼二间苯二酚酸(borodiresorcinic acid)、间二羟基苯甲酸(resorcinic acid)、硼二原儿茶酸(borodiprotocachueric acid)、谷氨酸和二硫代氨基甲酸等酸；以及它们的酯、酰胺和盐；硅烷偶联剂；诸如二氧化硅和铝硅酸盐等硅化合物；诸如三乙胺和六亚甲基四胺等胺化合物；L-氨基酸；粗苯；多元酚；8-羟基喹啉；对苯二酚；N-甲基儿茶酚；喹啉；诸如硫代苯甲醚、甲苯硫酚和硫代苯甲酸等硫化合物；山梨糖醇；L-组氨酸(hystidine)。

所述添加剂的含量没有特别限制，但是，例如，相对于100质量％的用于电解液的材料，优选为0.1质量％至20质量％，更优选为0.5质量％至10质量％。

然后，在下文中描述本发明的含离子材料的组合物。

本发明的含离子材料的组合物含有离子材料，所述离子材料包含由阳离子和阴离子组成的化合物，而且可使用一种或两种或两种以上的离子材料。

所述离子材料的优选形式与上述离子化合物中的优选形式相同。

可适当设定离子材料的含量，使得所述含离子材料的组合物满足下文中描述的多种特性的要求，所述含量不受限制，但例如，相对于100质量％的所述含离子材料的组合物，所述含量优选为5质量％以上，更优选为20质量％以上，再优选为50质量％以上。

在上述含离子材料的组合物中，该离子材料是：(C-1)形式，其中含有由式(1)表示的阴离子，杂质含量在0.1质量％以下，并且含水量为0.05质量％～10质量％；或者(C-2)形式，其中含有三氰甲基化合物阴离子，并且杂质含量在0.1质量％以下。作为选择，所述离子材料可以是同时满足(C-1)和(C-2)的形式，即，其中含有三氰甲基化合物，杂质含量在0.1质量％以下，并且含水量为0.05质量％～10质量％，所述形式是本发明的优选形式之一。

离子材料可以是(C-3)形式，其中，所述离子材料在40℃时是粘度为200mPa·s以下的液态，杂质含量在0.1质量％以下，含水量为0.05质量％～10质量％，而且，在该情况下，优选含有由式(1)表示的阴离子。

在上述形式(C-1)至(C-3)的离子材料中，在100质量％的离子材料中，杂质含量优选为0.1质量％(1000ppm)以下。当杂质含量超过0.1质量％时，有可能不能获得足够的电化学稳定性。所述含量优选为0.05质量％以下，更优选为0.01质量％以下。

所述杂质不包括水，其例子包括在制备离子材料时混入的杂质。具体而言，在如下情况中制备包含后文所述的由式(1)表示的阴离子的离子材料时，例如，当使用卤素化合物衍生并获得离子材料时，存在卤素化合物作为杂质混入的可能，或者当使用银盐衍生并获得离子材料时，存在银盐作为杂质混入的可能。另外，制备用原料和副产物等也有可能作为杂质混入。

在本发明中，通过设定离子材料中杂质的含量为如上所述，例如，可充分抑制电化学设备中的电极因卤素化合物所致的中毒而导致的性能劣化，或者可充分抑制因银离子等对离子电导率的影响而导致的性能劣化。例如，可以通过如下测量方法进行杂质含量的测量。

(测定杂质含量的方法)

(1)ICP(例如银离子和铁离子等阳离子的测定)

仪器：称为SPS4000的ICP(电感耦合等离子体)光发射分光光度计(由日本精工制造)

方法：使用10倍离子交换水稀释0.3g样品，测量所得溶液。

(2)离子色谱(例如硝酸根离子、溴离子和氯离子等阴离子的测定)

仪器：称为DX-500的离子色谱系统(由Nippon Dionex Co.，Ltd.制造)

分离方式：离子交换

检测器：称为CD-20的电导率检测器

柱：AS4A-SC

方法：使用100倍离子交换水稀释0.3g样品，测量所得溶液。

在上述离子材料中，在100质量％的离子材料中，含水量优选为0.05质量％～10质量％。当所述含量少于0.05质量％时，难以处理水分而导致高成本。另一方面，当所述含量超过10质量％时，存在不能充分表现出电稳定性的可能。下限优选为0.1质量％，更优选为0.5质量％。上限优选为5质量％，更优选为3质量％。

优选通过如下测量方法进行含水量的测定。

(测定含水量的方法)

在样品制备中，在露点为-80℃以下的手套箱中混合0.25g测量样品和0.75g无水乙腈，使用充分干燥的2.5ml Terumo注射器在手套箱中收集0.5g混合溶液。此后，使用称为AQ-7的Karl Fischer湿度计(商品名，由Hiranuma Sangyo Co.，Ltd.制造)进行湿度测量。

上述(C-1)形式的离子材料含有由式(1)表示的阴离子，而且，通过含有所述阴离子，所得的材料在具有优异离子电导率的同时，可充分抑制对电极等的腐蚀性，并可随时间而保持稳定。

参考上述式(1)，X优选表示C、N、O或者S，更优选为C或N，进一步优选为C(将在后文中提及)。Q优选表示氢原子；卤素原子；烷基、烯丙基、酰基以及其取代衍生物；C_pF_(2p+1-q)H_q、OC_pF_(2p+1-q)H_q、SO₂C_pF_(2p+1-q)H_q、CO₂C_pF_(2p+1-q)H_q、COC_pF_(2p+1-q)H_q、SO₃C₆F_5-rH_r或NO₂等(在各式中，1≤p≤6、0＜q≤13、0＜r≤5)。更优选的是氟原子、氯原子、C_pF_(2p+1-q)H_q和SO₂C_pF_(2p+1-q)H_q。M¹、M²、a、b、c、d和e与上文提到所述形式(A)时所提及的含义相同。

在由上述式(1)表示的阴离子中，在式(1)中的X优选为N或C，更优选为碳元素(C)。即，由上述式(1)表示的阴离子优选为由如下式(1’)表示的阴离子，式(1’)是X为C时的式(1)；

该式中，M¹、M²、Q、a、b、c、d和e如上文所述。

由上述式(1)表示的阴离子优选为由式(2)表示的阴离子，其中式(1)中的e是0。更优选的是三氰甲基化合物阴离子(TCM)、二氰胺阴离子(DCA)、硫异氰酸根阴离子、氰氧阴离子(CYO)，且三氰甲基化合物是特别优选的。再次，也优选由如下式(4)或(5)表示的阴离子等：

关于上述含离子材料的组合物中的上述阴离子的存在量，相对于100质量％的所述含离子材料的组合物，衍生自所述阴离子的化合物的含量下限优选为1质量％，更优选为5质量％，进一步优选为10质量％。上限优选为99.5质量％，更优选为95质量％，进一步优选为90质量％。

作为含有上述阴离子的离子材料，优选为由所述阴离子和质子形成的化合物；所述阴离子的有机盐；所述阴离子的无机盐。其中，优选的是所述阴离子的无机盐，而所述阴离子的有机盐优选含有鎓阳离子。鎓阳离子是指含有诸如O、N、S和P等非金属原子或者半金属原子的有机基团。

更优选地，所述离子材料包含由上述式(3)表示的阳离子，而且，其中所述离子材料含有由式(3)表示的阳离子的形式也是本发明的优选形式之一。可使用一种或两种或两种以上的上述阴离子，由式(3)表示的鎓阳离子的优选形式与上述(A)形式中描述的相同。

含有所述鎓阳离子和阴离子的含离子材料的组合物特别优选用作电化学设备中长期耐用的离子导电体的材料。此外，所述形式中的含离子材料的组合物成为能在常温下稳定保持其熔融状态的常温熔盐，而且，其中含离子材料的组合物包含由式(1)表示的阴离子的常温熔盐的形式也是本发明的优选形式之一。即，本发明的含离子材料的组合物优选用作使用新熔盐的离子导电体的材料。所述熔盐如上文所描述。

本发明的含离子材料的组合物可包含除含有上述鎓阳离子的阴离子有机盐以外的含有鎓阳离子的有机化合物。作为含有所述鎓离子的有机化合物，例如，优选的是卤素阴离子(氟离子、氯离子、溴离子、碘离子)的有机化合物阴离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子、由下列式(6)表示的磺酰亚胺离子、由下列式(7)表示的磺酰基甲基化物阴离子和有机羧酸根离子(乙酸根离子、三氟乙酸根离子、邻苯二甲酸根离子、马来酸根离子、苯甲酸根离子等)，以及诸如六氟磷酸根离子、六氟砷酸根离子、六氟锑酸根离子、六氟铌酸根离子和六氟钽酸根离子等含氟无机离子；诸如邻苯二甲酸氢根离子、马来酸氢根离子、水杨酸根离子、苯甲酸根离子和己二酸根离子等羧酸根离子；诸如苯磺酸根离子、甲苯磺酸根离子、十二烷基苯磺酸根离子、三氟甲烷磺酸根离子和全氟代丁烷磺酸根离子等磺酸根离子；诸如硼酸根离子和磷酸根离子等无机含氧酸根离子；诸如双(三氟甲磺酰)酰亚胺离子、双(五氟乙磺酰)酰亚胺离子、三(三氟甲磺酰)甲基化物离子、全氟代烷基氟硼酸根离子、全氟代烷基氟磷酸根离子、硼二邻苯酚胆酸、硼二甘氨胆酸根离子、硼二水杨酸根离子、硼四(三氟乙酸根)离子和双(乙二酸根)硼酸根离子等四齿硼酸根离子。

^N(SO₂R¹³)(SO₂R¹⁴)             (6)

^C(SO₂R¹³)(SO₂R¹⁴)(SO₂R¹⁵)   (7)

上式中，R¹³、R¹⁴和R¹⁵可以相同或者不同，并分别表示C_1-4全氟代烷基，该全氟代烷基可选择性地具有一个或两个醚基。

关于上述含离子材料的组合物中的鎓阳离子的存在量，相对于1摩尔的上述阴离子，该存在量的下限优选为0.5摩尔，更优选为0.8摩尔。上限优选为2.0摩尔，更优选为1.2摩尔。

优选地，上述含离子材料的组合物包含碱金属盐和/或碱土金属盐。所述含离子材料的组合物在含有所述碱金属盐和/或碱土金属盐并因此含有电解质时，可用作用于电化学设备中的电解液的离子导电体。合适的碱金属盐与上述用于电解液的材料中提到的相同。

上述碱金属盐和/或碱土金属盐可以是具有上述阴离子的化合物或者是其他化合物。

在具有上述阴离子的含离子材料的组合物的情形中，优选的是由式(1)表示的阴离子的碱金属盐和/或碱土金属盐，更优选为锂盐。除上述阴离子锂盐外，所述锂盐还优选是在上述用于电解液的材料中提到的组合物。

在除含离子材料的组合物外的化合物的情况中，优选的是在电解液中表现出高解离常数的电解质盐或者聚合物固体电解质。因此，适合使用的物质与用于电解液的材料中提到的相同。

上述含离子材料的组合物可含有另一种电解质盐。优选的另一种电解质盐与上述用于电解液的材料中提到的相同。

相对于100质量％的含离子材料的组合物，上述电解质盐的存在量优选如下所述：电解质盐的下限为0.1质量％，上限为50质量％。当少于0.1质量％时，绝对离子量将不足；可能导致低离子电导率。当超过50质量％时，离子迁移将在很大程度上被抑制。上限更优选为30质量％。

当上述含离子材料的组合物含有质子时，它适合用作构成氢电池的离子导电体的材料。在本发明中，当所述含离子材料的组合物含有能解离产生质子的化合物时，质子能在含离子材料的组合物中生成。

上述含离子材料的组合物中的质子的存在量与上述用于电解液的材料中提到的相同。

通过包含聚合物，可以固化上述含离子材料的组合物，所述组合物能优选用作聚合物固体电解质。此外，通过包含有机溶剂，可进一步提高离子电导率。

作为所述聚合物，例如，优选为以下物质中的一种或两种或两种以上：诸如聚丙烯腈、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氯乙烯和聚偏氟乙烯等聚乙烯基聚合物；聚甲醛；诸如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯等聚醚聚合物；诸如尼龙6和尼龙66等聚酰胺聚合物；诸如聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯聚合物；聚苯乙烯、聚膦嗪聚合物、聚硅氧烷、聚硅烷、聚1，1-二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯聚合物和紫罗烯聚合物。

当上述含离子材料的组合物用作聚合物固体电解质时，相对于100质量％的含离子材料的组合物，该聚合物的存在量的下限优选为0.1质量％，上限优选为5000质量％。当该存在量低于0.1质量％时，存在不能充分获得固化效果的可能。当该存在量超过5000质量％时，存在降低离子电导率的可能。下限值更优选为1质量％，上限值更优选为1000质量％。

作为上述有机溶剂，优选的是与本发明的含离子材料的组合物中的构成要素具有较好相容性，具有高介电常数、电解质盐的高溶解度、沸点为60℃以上并且宽电化学稳定范围的化合物。更优选的是具有低含水量的有机溶剂(非水性溶剂)。所述有机溶剂的具体例子包括在上述(A)形式的用于电解液的材料中描述的溶剂，可使用其中的一种或两种或两种以上。特别地，更优选碳酸酯、脂肪酸酯和醚，进一步优选诸如碳酸乙二酯和碳酸丙二酯等碳酸酯，最优选诸如γ-丁内酯和γ-戊内酯等环酯。

除在上文中所述的物质以外，上述含离子材料的组合物还可包含一种或两种或两种以上的构成要素，只要可表现出本发明的作用和效果即可。例如，通过包含多种无机氧化物微粒(相当于微粒状的无机氧化物)，所述组合物也可用作复合物电解质，由此，不仅强度和膜厚度均一性得到改善，而且可以在无机氧化物和上述聚合物间形成细微孔隙。而且，特别当加入溶剂时，游离电解液可分散在复合物电解质中的孔隙内，可以在不劣化强度改善效果的情况下提高离子导电率和迁移率。

无机氧化物微粒的优选形式与上述用于电解液的材料中描述的相同。

相对于100质量％的包含含离子材料的组合物的聚合物固体电解质，无机氧化物微粒的添加量的上限优选为50质量％。当添加量超过50质量％时，存在降低聚合物固体电解质的强度和离子电导率的可能，并难以成膜。更优选该上限为30质量％，而下限值优选为0.1质量％。

上述含离子材料的组合物除上述盐和溶剂外还可包含多种添加剂。加入添加剂的目的是多样化的，其例子包括提高电导率、提高热稳定性、抑制因水合或溶解导致的电极劣化、抑制气体生成、提高耐电压性和提高可润湿性。作为所述添加剂，可使用在上述用于电解液的材料中提到的一种或两种或两种以上的化合物。

所述添加剂的含量没有特别限制，但例如，相对于100质量％的所述含离子材料的组合物，优选为0.1质量％至2质量％，更优选为0.5质量％至10质量％。

在上述本发明的含离子材料的组合物中，0℃时的离子电导率优选为0.5mS/cm以上。当离子电导率低于0.5mS/cm时，通过使用本发明的含离子材料的组合物而制备的离子导电体很可能在随时间而维持足够的离子电导率的水平的同时不能稳定工作。更优选地，离子电导率为2.0mS/cm以上。

使用称为HP4294A(商品名，Toyo产品)的阻抗分析仪，通过复阻抗法可以合理地测量上述离子电导率。

上述含离子材料的组合物的粘度优选为200mPa·s以下。当电解液的粘度超过200mPa·s时，离子电导率可充分改进。粘度更优选为100mPa·s以下，进一步优选为50mPa·s以下，最优选为10mPa·s以下。

上述粘度的测量方法没有特别限制，可合理地使用在上述(A)形式的用于电解液的材料中提到的方法。

在上述含离子材料的组合物中，通过循环伏安法(在下文中，写作“CV”)测定时，电位窗的上限和下限之差优选为2V以上，更优选为2.2V以上，进一步优选为2.4V以上。

优选通过采用使用称为HSV-100的三电极-池的标准伏安计(商品名；由Hokuto Denko公司制造)在30℃和常压下进行所述电位窗的CV测量。这种情况下的测量条件如下：

(测量条件)

工作电极：玻璃炭电极

参比电极：银电极

反电极：铂电极

扫描速率：100mV/s

扫描范围：从自然电位至3V，从自然电位至-3V。

本发明的含离子材料的组合物的制造方法没有特别限制，但优选方法包括从具有由式(1)表示的阴离子的化合物获得离子材料的步骤。由此，可获得具有优选为构成固体电解质的熔盐或盐形式的离子材料。所述制造方法优选包括使用卤化物从具有由式(1)表示的阴离子结构的化合物获得离子材料的步骤，例如，包括将具有由式(1)表示的阴离子的化合物与卤化物或碳酸化合物反应的步骤，所述卤化物或碳酸化合物优选含有鎓阳离子，或含有以下阳离子：该阳离子包含至少一种选自碱金属原子、碱土金属原子、过渡金属原子和稀有金属原子的金属原子。可以分别使用这些制备原材料中的一种或两种或两种以上。

在本发明中，上述制造方法优选使用阴离子交换树脂。

作为上述含有由式(1)表示的阴离子的化合物，优选由式(8)表示的化合物：

在这种情况下，式(8)中的A的例子表示氢原子、选自碱金属原子、碱土金属原子、过渡金属原子和稀有金属原子的至少一种金属原子，或者诸如铵基等不含有金属元素的基团。从减少离子材料中的杂质含量的角度考虑，优选的是不含有金属元素的基团。在式(8)中，X、M¹、M²、Q、a、b、c、d和e与上述的相同，

上述制造方法包括制备含有式(1)表示的阴离子的化合物的步骤，该化合物用于从含有式(1)表示的阴离子的化合物中获得离子材料的步骤中。在这种情况下，优选通过使上述含有由式(1)表示的阴离子的化合物与卤化物反应而制备含有由式(1)表示的阴离子的化合物。由此，可根据含离子材料的组合物所需的性能等，在离子材料中适当地设定由式(1)表示的阴离子的结构。在这种情况下，含有所述阴离子的化合物(所述化合物是制备具有由式(1)表示的阴离子的化合物的步骤中的制备原材料)所具有的阴离子与离子材料中由式(1)表示的阴离子是不同的。

在上述步骤中，从含有由式(1)表示的阴离子的化合物获得离子材料的步骤中的化学反应式的一种形式如下列反应式(1)所示，制备具有由式(1)表示的阴离子的化合物的步骤中的化学反应式的一种形式如下列反应式(2)所示。

在上述步骤中，设定含有由式(1)表示的阴离子的化合物的摩尔数为“a”，并设定卤化物的摩尔数为“b”，该反应中的摩尔比率(a/b)优选为100/1至0.1/1。当含有所述阴离子的化合物少于0.1时，卤化物会大大过量，不能有效得到产品，并且卤化物会混入含离子材料的组合物而使电极等中毒。当所述化合物超过100时，含有所述阴离子的化合物会大大过量，不能期待进一步提高产率，并且存在金属离子混入含离子材料的组合物而降低电化学设备性能的可能。摩尔比率更优选为10/1至0.5/1。

可根据制备原材料和其他反应条件恰当地确定上述步骤的反应条件。反应温度优选为-20℃～200℃，更优选为0℃～100℃，进一步优选为10℃～60℃。反应压力优选为1×10²Pa～1×10⁸Pa，更优选为1×10³Pa～1×10⁷Pa，进一步优选为1×10⁴Pa～1×10⁸Pa。反应时间优选为48小时以下，更优选为24小时以下，进一步优选为12小时以下。

在上述步骤中，通常使用反应溶剂。作为反应溶剂，优选的是：(1)脂肪烃类，例如己烷和辛烷；(2)脂环族饱和烃类，例如环己烷；(3)脂环族不饱和烃类，例如环己烯；(4)芳香烃类，例如苯、甲苯、二甲苯；(5)酮类，例如丙酮、甲乙酮；(6)酯类，例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和γ-丁内酯；(7)卤代烃类，例如二氯乙烷、氯仿和四氯化碳；(8)醚类，例如乙醚、二氧六环和二氧戊环；(9)亚烷基二醇醚类，例如丙二醇单甲醚乙酸酯和二乙二醇单甲醚乙酸酯；(10)醇类，例如甲醇、乙醇、丁醇和异丙醇、乙二醇和丙二醇单甲醚；(11)酰胺类，例如二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮；(12)磺酸酯类，例如二甲基亚砜；(13)碳酸酯类，例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯；(14)脂环族碳酸酯类，例如碳酸乙二酯和碳酸丙二酯；(15)腈类，比如乙腈；(16)水等。这些溶剂可以单独使用，或者使用其中两种或两种以上。其中，优选的是(5)、(6)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)和(16)。更优选的是(5)、(10)、(15)和(16)。

在含离子材料的组合物的制造方法中，在上述步骤之后，可进行诸如沉淀等的过滤、去除溶剂、脱水和减压干燥等处理。例如，含有离子材料的含离子材料的组合物可通过如下处理制得：过滤所生成的沉淀，在例如真空等条件下从含有离子材料的溶剂中去除溶剂，通过将所述材料溶解在诸如二氯甲烷等溶剂中而进行洗涤，加入诸如MgSO₄等具有脱水作用的物质，脱去所得产物中的水分，并在去除所述溶剂后进行减压干燥。可适当确定使用溶剂进行洗涤处理的时间。作为所述溶剂，优选的是氯仿、诸如四氢呋喃和丙酮等酮类、诸如乙二醇二甲醚等醚、乙腈、水等，以及二氯甲烷。此外，作为具有脱水作用的物质，优选的是分子筛、CaCl₂、CaO、CaSO₄、K₂CO₃、活性氧化铝、硅胶等以及MgSO₄，可根据产物和溶剂的种类适当地设定所述物质的添加量。

因为本发明的含离子材料的组合物能表现出上述特性，所以可优选用于多种用途，例如，它可用作离子导电材料。即，包含含有离子材料的组合物的离子导电材料也是本发明的一个方面。含离子材料的组合物优选用作离子导电材料，也优选用在除离子导电材料外的其他材料中。

此处，离子导电材料是用于电解液或电解质的材料，并优选用作构成电解液的溶剂和/或电解质所用的材料(用于离子导电体的材料)，或者用作用于电化学设备的离子导电体中的固体电解质的材料(用于电解质的材料)。

下文将进一步描述本发明的用于电解液的材料和离子导电材料。

在构成具有充/放电机构的电池或电池组时，本发明的用于电解液的材料和离子导电材料可适当地用作离子导电体材料，所述电池或电池组有例如原电池、锂(离子)二次电池和燃料电池、电解质电容器、双电层电容器、太阳能电池、电致变色显示设备和其他电化学设备。其中，所述材料优选用于锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器。即，使用所述用于电解液的材料或离子导电体材料的锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器也构成本发明的另一个方面。

在使用本发明的用于电解液的材料或离子导电材料构成电化学设备的情况下，该电化学设备的一种优选形式包括作为基本构成要素的离子导电体、负极、正极、集电器、隔膜和容器。

上述离子导电体优选为电解质和有机溶剂的混合物。当使用有机溶剂时，所述离子导电体即为通常所称的“电解液”。当使用聚合物时，所述导电体即为通常所称的“聚合物固体电解质”。所述聚合物固体电解质包括含有有机溶剂作为增塑剂的聚合物固体电解质。本发明的用于电解液的材料或离子导电材料能以所述离子导电体的形式适当地用作电解液中的电解质或有机溶剂的替代物，本发明的离子导电材料也可用作聚合物固体电解质。在将本发明的用于电解液的材料或离子导电材料用作离子导电材料的电化学设备中，这些物质中的至少一种是由本发明的用于电解液的材料或离子导电材料构成。其中，优选用作电解液中的有机溶剂的替代物，或用作聚合物固体电解质。

上述有机溶剂可以是任何能溶解本发明的用于电解液的材料或离子导电材料的质子惰性溶剂，优选是与上文中所述相同的有机溶剂。然而，当使用两种或两种以上溶剂作为混合溶剂或者该电解质包含锂离子时，优选通过如下方法制备电解液：从所述有机溶剂中选择介电常数在20以上的质子惰性溶剂和介电常数在10以下的质子惰性溶剂构成混合溶剂，将所述材料溶解在该混合溶剂中。特别当使用锂盐时，在诸如乙醚或碳酸二甲酯等介电常数在10以下的质子惰性溶剂中，锂盐的溶解度低且不能获得足够的离子电导率。相反，在介电常数为20以上的质子惰性溶剂中，锂盐的溶解度高但溶液具有高粘度，因此离子迁移变得难以进行，在这种情况下，也不能获得足够的离子电导率。当溶剂混合在一起时，可确保适当水平的溶解度和迁移性，并获得足够水平的离子电导率。

在上述离子导电体中的电解质浓度优选为不低于0.01摩尔/dm³但不超过饱和浓度。低于0.01摩尔/dm³的浓度是不合要求的，因为在这样的浓度下离子电导率太低。浓度更优选为0.1摩尔/dm³～1.5摩尔/dm³。

在锂电池的情况中，金属锂或锂与其他金属的合金适合用作上述负极的材料。在锂离子电池的情况中，适宜采用聚合物、有机材料、通过烘焙沥青等获得的碳、天然石墨、金属氧化物等其中利用称为插层(intercalation)现象的材料。在双电层电容器的情况中，可适当采用活性炭、多孔金属氧化物、多孔金属和导电性聚合物。

在锂电池和锂离子电池的情况中，适宜的上述正极的材料是诸如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂和LiMn₂O₄等含锂的氧化物；诸如TiO₂、V₂O₅和MoO₃等氧化物；诸如TiS₂和FeS等硫化物；以及诸如聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺和聚吡咯等导电性聚合物。在双电层电容器的情况中，优选使用的是活性炭、多孔金属氧化物、多孔金属和导电性聚合物。

在下文中，详细描述(1)锂二次电池，(2)电解质电容器和(3)双电层电容器，其中采用了本发明的用于电解液的材料或离子导电材料。

(1)锂二次电池

锂二次电池由如下基本构成要素构成：正极、负极、位于正极和负极之间的隔膜和其中使用本发明的用于电解液的材料或离子导电体材料的离子导电体。在此情况下，本发明的用于电解液的材料或离子导电体材料中含有锂盐作为电解质。所述锂二次电池优选为与水性电解质锂二次电池不同的非水性电解质锂二次电池。在图1中以横截面示意性地表示了所述锂二次电池的一种形式。在该锂二次电池中，将焦炭用作负极活性物质(将在下文中提及)，将含钴的化合物用作正极活性物质。在所述锂二次电池充电时，在负极发生 的反应，在负极表面生成的电子(e)以离子传导方式穿过电解液而迁移至正极表面。在正极表面上，发生 的反应。电流由此从负极流向正极。在放电时，发生逆反应，电流由正极流向负极。由此，可通过所述涉及离子的化学反应进行蓄电或供电。

优选通过将含负极活性物质、负极导电体材料和负极粘合剂等的负极混合物涂布到负极集电器表面以制造上述负极。除导电体和粘合剂外，负极混合物还可包含一种或多种的各类添加剂。

适宜用作上述负极活性物质的是金属锂和其他能吸藏和释放锂离子的材料。适宜用作能吸藏和释放上述锂离子的材料的是金属锂；热解炭；诸如沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭等焦炭类；石墨；玻璃炭；通过在恰当温度烘焙酚醛树脂、呋喃树脂等将其转换为炭所制备的衍生自有机聚合物的烘焙产品；碳纤维；诸如活性炭等碳材料；诸如聚乙炔、聚吡咯和多并苯等聚合物；含锂的过渡金属氧化物或过渡金属硫化物，例如，Li_4/3Ti_5/3O₄和TiS₂；能与碱金属形成合金的金属，例如，Al、Pb、Sn、Bi和Si；能嵌合碱金属的立方金属间化合物，例如AlSb、Mg₂Si和NiSi₂；和诸如Li_3-fG_fN(G：过渡金属)等锂氮化合物。它们可单独使用或以两种或两种以上联合使用。其中，更优选能吸藏和释放碱金属离子的金属锂和含碳材料。

上述负极导电体材料可以是任何导电性材料。优选的是诸如鳞状石墨等天然石墨和人造石墨等石墨类；诸如乙炔黑、科琴炭黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热炭黑等炭黑类；诸如碳纤维和金属纤维等导电性纤维；氟化碳；粉末状的诸如铜和镍等金属；诸如聚苯撑衍生物等有机导电性材料等。它们可单独使用或两种或两种以上联合使用。其中，更优选的是人造石墨、乙炔黑和碳纤维。相对于每100重量份的负极活性物质，负极导电体的优选用量为1～50重量份，更优选为1～30重量份。因为负极活性物质具有导电性，所以不一定使用负极导电体。

上述负极粘合剂可以是热塑性树脂或热固性树脂。优选的是聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚1，1-二氟乙烯、丁苯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物、1，1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、1，1-二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、1，1-二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、1，1-二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、1，1-二氟乙烯-全氟代甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和它们的共聚物等。它们可单独使用或联合使用其中两种或两种以上。其中，更优选丁苯橡胶、聚1，1-二氟乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和它们的共聚物。

在上文中提到的上述负极集电器可由不会引起电池或电池组内任何化学变化的任何电子导体制成。优选的是不锈钢、镍、铜、钛、碳、导电性树脂以及表面附着或覆盖有碳、镍、钛等的铜或不锈钢等。其中，更优选铜和含铜合金。它们可单独使用或两种或两种以上联合使用。所述负极集电器可在表面氧化后使用。此外，所述集电器表面优选制成不平整的形式。负极集电器优选具有例如箔、膜、片、网、穿孔体、条形、多孔体、泡沫体或成型纤维组等形态。优选地，所述集电器具有1～500μm的厚度。

优选通过将含正极活性物质、正极导电体材料和正极粘合剂等的正极混合物涂布到正极集电器表面以制造上文中提到的上述正极。除了所述导电体和粘合剂以外，正极混合物还可包含一种或两种的各类添加剂。

适合用作上述正极活性物质的是金属Li、Li_xCoO₂、Li_xNiO₂、Li_xMnO₂、Li_xCo_yNi_1-yO₂、Li_xCo_yJ_1-yO_z、Li_xNi_1-yJ_yO_z、Li_xMn₂O₄、Li_xMn_2-yJ_yO₄；和诸如MnO₂、V_gO_h和Cr_gO_h等不含锂的氧化物(g和h各自独立地代表不小于1的整数)等。它们可单独使用或两个或两个以上联合使用。

上述符号J表示选自Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb和B的至少一种元素。数字x在1≤x≤1.2的范围内，y在0≤y≤0.9的范围内，z在2.0≤z≤2.3的范围内，且x值随电池或电池组充电或放电的结果而变化。可用作正极活性物质的还有过渡金属硫属元素化物、钒氧化物或铌氧化物，其中可包含锂、共轭聚合物类有机导电性物质、谢夫尔相(Chevrel phase)化合物等。正极活性物质颗粒优选具有1μm～30μm的平均粒径。

上述正极导电体材料可以是在所采用的正极活性物质的充电/放电电压下不会引起任何化学变化的任何电子导电性材料。合适的材料是与上文中关于负极导电体的部分提到的相同的物质；粉末状的诸如铝和银等金属；诸如氧化锌和钛酸钾等导电性晶须；以及诸如氧化钛等导电性金属氧化物等。它们可单独使用或联合使用其中两种或两种以上。其中，更优选人造石墨、乙炔黑和粉末状的镍。相对于每100重量份的正极活性物质，正极导电体材料的优选用量为1～50重量份，更优选为1～30重量份。当使用炭黑或石墨时，相对于每100重量份的正极活性物质，炭黑或石墨的优选用量为2～15重量份。

上述正极粘合剂可以是热塑性树脂或热固性树脂。适合的材料有关于上述负极粘合剂的部分中提到的材料(除丁苯橡胶以外)，还有四氟乙烯-六氟乙烯共聚物。它们可单独使用或联合使用其中两种或两种以上。其中，更优选聚1，2-二氟乙烯和聚四氟乙烯。

上述正极集电器可以由在所采用的正极活性物质的充电/放电电压水平下不会引起任何化学变化的任何电子导体制成。适合的材料有不锈钢、铝、钛、碳、导电性树脂以及表面附着或覆盖有碳或钛等的铝或不锈钢等。它们可单独使用或联合使用其中两种或两种以上。其中，优选铝和含铝合金。所述正极集电器可在表面氧化后使用。此外，所述集电器表面优选制成不平整的形式。正极集电器可具有与上文关于负极集电器的部分所述的相同的形态和厚度。

上述隔膜均优选由以下的微孔性绝缘薄膜制成：所述微孔性绝缘薄膜显示出高离子渗透率水平和所需的机械强度水平，并且优选具有在温度超过一定水平后关闭其微孔并由此提高电阻的功能。(在该情况中，在上述离子导电材料中，该优选实施方案所述的情况是将电解液用作离子导电体的情况。)从有机溶剂的电阻和疏水性的角度考虑，适宜用作所述材料的是由诸如聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃制得的多孔合成树脂膜、由诸如聚丙烯或氟化聚烯烃等有机材料制得的织造物或非织造物以及由玻璃纤维或无机材料制得的织造物或非织造物等等。该隔膜优选具有的孔径范围使得从电极上脱落的正极活性物质、负极活性物质、粘合剂和导电体材料不能透过该隔膜。因此所述孔径优选为0.01μm～1μm。隔膜厚度优选为5μm～300μm，更优选为10μm～50μm。孔隙含量优选为30％～80％。

优选预先通过电晕放电处理、等离子体放电处理或使用表面活性剂的湿法处理等对隔膜表面进行改性以降低其疏水性。所述处理能提高隔膜表面和内部微孔的可润湿性，可最大限度地防止电池或电池组的内电阻增加。

在上述锂二次电池的构成中，正极混合物或负极混合物中可包含负载有电解液的聚合物材料凝胶，或者可以将由负载电解液的聚合物材料制得的多孔隔膜与正极或负极集成。上述聚合物材料可以是能够保持电解液的任何材料，并优选为例如1，2-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

作为上述锂二次电池的形态，可以是硬币形、钮扣形、片形、层积形、圆柱形、扁平形、长方体形、用于电动车辆的巨大形等等。

(2)电解质电容器(Electrolytic condenser或Electrolytic capacitor)

电解质电容器由如下基本构成单元构成：电容器单元(包括阳极箔、阴极箔、夹在阴极箔和阳极箔之间作为隔膜的电解纸片以及引线)、使用本发明的用于电解液的材料或离子导电材料的离子导电体、具有底部的圆柱形外壳和用于密封所述外壳的密封体。图2(a)是电容器单元的一种形式的透视图。可以通过如下方法得到本发明的电解质电容器：以使用本发明的用于电解液的材料或离子导电材料的电解液作为离子导电体来浸渍电容器单元，将电容器单元放入具有底部的圆柱形外壳中，在所述外壳的开口部包上所述密封体，同时，对该外壳的端部进行压纹处理并密封所述外壳。所述电解质电容器优选为铝电解质电容器、钽酸盐电解质电容器和铌电解质电容器。所述铝电解质电容器的一种形式以横截面示意性表示在图2(b)中。在所述铝电解质电容器的一种优选形式中，通过电解阳极氧化，在铝箔表面形成一层用作电介质的薄氧化物(氧化铝)膜或层，所述铝箔是其表面通过电解蚀刻而变得不平整的表面粗糙化铝箔。

作为阳极箔，可以使用通过如下方法获得的阳极箔：在酸性溶液中对纯度为99％以上的铝箔实施化学蚀刻或电化学蚀刻以进行平面延展处理，在硼酸铵、磷酸铵或己二酸铵等水溶液中进行成型处理，在其表面形成阳极氧化膜层。

作为阴极箔，可使用如下铝箔：其中，在部分或全部表面上形成由一种或多种选自氮化钛、氮化锆、氮化钽和氮化铌的金属氮化物和/或一种或多种选自钛、锆、钽和铌的金属制成的膜。

所述膜的形成方法的例子包括沉积法、电镀法、涂布法等。作为其上形成有所述膜的部分，可覆盖该阴极箔的整个表面，也可根据需要覆盖一部分阴极箔，例如，使用金属氮化物或者金属仅覆盖该阴极箔的一面。

所述引线优选为具有使之与阳极箔和阴极箔接触的连接部分、圆杆部分和外接部分的引线。通过诸如点焊和超声焊接等手段将所述引线在连接部分分别与阳极箔和阴极箔电连接。另外，优选由高纯铝制造引线的连接部分和圆杆部分，优选由经过焊接镀的镀铜铁钢丝制造所述外接部分。可在与阴极箔连接的连接部分和圆杆部分的一部分或全部表面上形成氧化铝层，所述氧化铝层通过使用硼酸铵水溶液、磷酸铵水溶液或己二酸铵水溶液进行阳极氧化处理而形成，或者可在与阴极箔连接的连接部分和圆杆部分的一部分或全部表面上形成诸如陶瓷涂覆层的绝缘层，所述陶瓷涂覆层由Al₂O₃、SiO₂或ZrO₂等制得。

所述外壳优选由铝制成。

所述密封体优选具有从中引出引线的贯通孔，并由诸如丁基橡胶等弹性橡胶制造。并且，作为丁基橡胶，所使用的可以是通过如下方法制造的橡胶弹性体：将增强剂(炭黑等)、填充剂(粘土、滑石或碳酸钙等)、加工助剂(硬脂酸、氧化锌等)或硫化剂等添加到含有异丁烯和异戊二烯共聚物的粗橡胶中，捏和该混合物，将所得混合物辊压成型。作为硫化剂，使用的可以是烷基苯酚甲醛树脂；过氧化物(过氧化二异丙苯、1，1-二(叔丁基过氧化)-3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷等)；醌类(对醌二肟、p，p’-二苯甲酰基醌二肟等)；硫等。而且，更优选地，当该密封体表面涂布有诸如特富龙(Teflon：注册商标)等树脂，或贴附酚醛塑料板等时，可降低溶剂蒸汽的透过性。

作为隔膜，通常可使用诸如马尼拉纸和牛皮纸等纸，也可使用玻璃纤维非织造物、聚丙烯、聚乙烯等。

该电解质电容器可具有气密性密封结构，或者具有将电容器密封在树脂壳内的结构(例如，在日本特开平8-148384号公报中已有描述)。对于具有橡胶密封结构的铝电解质电容器的情况，因为气体可在一定程度上透过橡胶，所以在高温环境下溶剂有可能从电容器内部挥发进入空气，或者在高温高湿度环境下水分有可能从空气混入电容器内部。而且，在所述恶劣环境下，电容器有可能导致出现诸如静电电容降低等不希望的性质变化。另一方面，在具有气密性密封结构的电容器中或者在具有将电容器密封在树脂壳内的结构的电容器中，由于气体透过量非常小，在所述恶劣环境中仍能表现出稳定性质。

(3)双电层电容器

双电层电容器由如下基本构成单元构成：负极、正极和通过使用本发明的用于电解液的材料或离子导电材料而制备的离子导电体。在一个优选形式中，电解液即离子导电体包含在由彼此相对的正极和负极组成的电极单元中。图3中表示了所述双电层电容器的一种形式的示意性截面图和电极表面的示意性放大图。

上述正极和负极均为可极化电极，所述电极由用作电极活性物质的活性或活化炭(例如活性炭纤维、活性炭颗粒的成型物或活性炭颗粒等)、导体材料和粘合剂物质构成，并优选以诸如薄涂膜、片状或板状等已成型形式进行使用。在具有所述构造的双电层电容器中，作为离子物理吸附和脱附的结果，电能或电荷储存在形成于各可极化电极和电解液之间的界面处的双电层中，如图3中的放大图所示。

上述活性炭优选具有2.5nm以下的平均孔径。优选通过基于氮吸附的BET方法测量活性炭的平均孔径。对于活性炭的比表面积，它可随特别是每单位面积的碳类的静电电容(F/m²)和因比表面积增加所致的松密度降低而变化，但是，当通过基于氮吸附的BET方法测定比表面积时，比表面积优选为500m²/g～2500m²/g，更优选为1000m²/g～2000m²/g。

优选通过如下活化方法制造上述活性炭，该方法包括将以下物质碳化，随后进行活化，所述物质有诸如木材、锯屑、椰子壳或纸浆废液等植物原料；化石燃料原料，诸如煤炭、重石油或由此衍生出的热解物，例如，煤沥青、石油沥青、石油焦炭、炭气凝胶、中间相炭或者焦油沥青纤维；诸如酚树脂、呋喃树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、离子交换树脂、液晶聚合物、塑料废物或废轮胎等合成聚合物原料。

上述活化方法包括：(1)气体活化法，该方法包括在高温下将已碳化原料与蒸汽、二氧化碳、氧气或其他氧化性气体接触并反应，和(2)化学活化法，该方法包括使用氯化锌、磷酸、磷酸钠、氯化钙、硫化钾、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钙、硼酸、硝酸等来浸渍已碳化原料，并在惰性气体氛围下加热混合物，在所述化学物质存在下进行脱水和氧化反应而得到活性炭。任一方法均可使用。

通过上述活化方法得到的活性炭优选在诸如氮气、氩气、氦气或氙气等惰性气体氛围下，在500℃～2500℃、更优选为700℃～1500℃下进行热处理，以除去不必要的表面功能性基团和/或生成炭晶体以提高电子导电性。该活性炭可以为例如粉碎状、颗粒状、微粒状、纤维状、毡状(felt-like)、织造状或片状。当活性炭为微粒形式时，从改善电极的松密度和减小内电阻的角度考虑，优选具有30μm以下的平均粒径。

除活性炭类外，其他具有上述高比表面积的碳类材料也可以用作电极活性物质。例如，可使用碳纳米管或通过等离子CVD制造的金刚石。

优选的上述导电体材料是炭黑类(例如乙炔黑和科琴炭黑)、天然石墨、热膨胀石墨、碳纤维、氧化钌、氧化钛、铝或镍等金属纤维等。它们可单独使用或者其中两种或两种以上联合使用。其中，更优选乙炔黑和科琴炭黑，因为加入少量即能有效提高电导率。导电体材料的添加水平可根据活性炭的松密度而变化，但相对于100质量％的活性炭，导电体材料优选为5质量％～50质量％，更优选为10质量％～30质量％。

适合用作上述粘合剂物质的是聚四氟乙烯、聚1，2-二氟乙烯、羧甲基纤维素、氟代烯烃共聚物交联聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮和它们的共聚物；石油沥青、煤沥青和酚醛树脂等。它们可单独使用或其中两种或两种以上联合使用。粘合剂物质的添加水平可根据活性炭的种类和形态而变化，相对于100质量％的活性炭，粘合剂物质的添加水平优选为0.5质量％～30质量％，更优选为2质量％～30质量％。

形成上述正极和负极的优选方法特别是：(1)方法一包括将聚四氟乙烯与活性炭和乙炔黑的混合物混合，然后将所得混合物挤压成型；(2)方法二包括将活性炭与沥青、焦油、酚醛树脂或类似粘合剂物质混合，使该混合物成型，并在惰性氛围中对所得成型体进行热处理，以得到烧结块；(3)方法三包括将活性炭-粘合剂物质混合物烧结或单独烧结活性炭，以形成电极。当使用通过对碳纤维布进行活化处理而得到的活性炭纤维布时，所述布可直接用作电极，而不需要使用任何粘合剂物质。

在上述双电层电容器中，优选通过例如在可极化电极间插入隔膜或通过使用固定手段将可极化电极以彼此之间留有空间的形式相对设置，以防止所述可极化电极相互接触或短路。适合用作隔膜的是在使用温度范围内不与熔盐或任何其他组分发生化学反应的多孔薄膜。适合的隔膜材料是纸、聚丙烯、聚乙烯和玻璃纤维等。

双电层电容器的形式包括硬币型、缠绕型、长方形型、铝层压片型等等。可采用任何形式。

采用本发明的用于电解液的材料或离子导电材料的锂二次电池、电解质电容器、双电层电容器等电化学设备可适当用于各个应用领域，包括便携式信息终端、便携式电子装置或工具、小型家用蓄电池、摩托车、电动车辆、混合电动车辆等。

因为本发明中的(A)形式的用于电解液的材料具有上述构成，所以可改善离子电导率，在低温下表现出优异特性，且所述材料随时间而保持稳定，因此，所述材料优选作为用于构成离子导电体的电解液的材料，并且不存在对电极等的腐蚀的问题，在高电位下电解质盐的分解也得到抑制，并且所述材料也是电化学稳定的。此外，在本发明的(B)形式的用于电解液的材料中，离子电导率得到提高，不存在对电极等的腐蚀，所述材料随时间而保持稳定，高电位下电解质盐的分解也得到抑制，而且所述材料也是电化学稳定的。进一步地，本发明所述的含离子材料的组合物和离子导电材料能表现出优异的例如电化学稳定性等基本特性，并能有利地用于多种用途。因此，所述用于电解液的材料、含离子材料的组合物和离子导电材料可适当地用于构成具有充电/放电机构的电池或电池组，例如原电池、锂(离子)二次电池和燃料电池、电解质电容器、双电层电容器、太阳能电池、电致发色显示设备等电化学设备。

附图说明

图1是锂二次电池的一种形式的示意性横截面图。

图2(a)是电解质电容器的一种形式的示意性透视图，图2(b)是铝电解质电容器的一种形式的示意性横截面图。

图3是双电层电容器的一种形式的示意性横截面图，以及电极表面的放大图。

另外，附图中的符号如下所述。

(A)：放电

(B)：充电

1：负极集电器(铜)

2：负极(活性物质)

3：隔膜

4：电解质(电解液)(诸如LiPF₆等锂盐)

5：正极(活性物质)

6：正极集电器(铝)

7：外接部分

8：圆杆部分

9：引线

10：电解纸

11：阴极箔

12：阳极箔

13：铝箔

14：电介质(氧化铝)

15：电解纸

16：阳极箔

17：电解液

18：阴极箔

19：活化碳电极

20：电解液

21：阴离子

22：阳离子

实施例

如下实施例更具体地描述了本发明。然而所述实施例决不构成对本发明的范围的限制。在所述实施例中，除非另有说明，“份”指“重量份”，且“％”表示“质量％”。

实施例1

将1质量％的离子交换水混入乙基甲基咪唑鎓二氰胺中，以制得离子导电材料。测量所述离子导电材料的离子电导率，其离子电导率是2.6×10^-2S/cm(25℃)，1.3×10^-2S/cm(0℃)，5.5×10^-3S/cm(-20℃)和2.7×10^-6S/cm(-55℃)。结果如表1-1所示。

使用SI1260的阻抗分析仪(商品名，Solartron有限公司产品，其中使用SUS电极)，通过复阻抗法测量上述离子电导率。

实施例2～19和对比例1～4

除使用表1-1中所示的离子性液体和溶剂的种类和用量外，根据与实施例1中相同的方法，测量离子电导率。所得结果如表1-1所示。

表1-1

	离子性液体	溶剂		离子电导率(S/cm)
								种类	质量％	25℃	0℃	-20℃	-55℃
		实施例1	EMImDCA	离子交换水	1	2.6×10-2	1.3×10-2							5.5×10-3	2.7×10-5
实施例2	EMImDCA							离子交换水	10	3.4×10-2	2.2×10-2	1.1×10-2	1.2×10-3
		实施例3	EMImDCA	GBL	1	2.3×10-2	1.1×10-2							4.5×10-3	5.8×10-7
实施例4	EMImDCA							GBL	10	2.6×10-2	1.1×10-2	4.5×10-3	5.2×10-5
		实施例5	EMImDCA	GBL	50	7.4×10-2	4.4×10-2							2.4×10-2	4.2×10-3
实施例6	EMImDCA							GBL	65	7.0×10-2	4.4×10-2	2.7×10-2	6.1×10-3
		实施例7	EMPyDCA	GBL	65	5.8×10-2	3.6×10-2							2.2×10-2	5.0×10-3
实施例8	EMImTCM							GBL	50	7.0×10-2	4.3×10-2	2.4×10-2	4.3×10-3
		实施例9	EMImTCM	GBL	65	6.7×10-2	4.3×10-2							2.7×10-2	6.2×10-3
实施例10	EMImTCM							GBL	75	6.1×10-2	4.0×10-2	2.6×10-2	7.5×10-3
		实施例11	EMImTCM	GBL	85	5.6×10-2	3.7×10-2							2.5×10-2	9.1×10-3
实施例12	MeMeImDCA							GBL	65	7.3×10-2	4.6×10-2	2.7×10-2	6.1×10-3
		实施例13	EMImDCA	GBL	75	6.4×10-2	4.1×10-2							2.6×10-2	7.4×10-3
实施例14	TEMADCA							GBL	75	5.7×10-2	3.6×10-2	2.3×10-2	5.6×10-3
		实施例15	EMImOCN	GBL	50	3.4×10-2	9.7×10-3							2.8×10-3	4.1×10-4
实施例16	EMImOCN							GBL	65	3.4×10-2	9.9×10-3	3.2×10-3	5.9×10-4
		实施例17	EMImOCN	GBL	75	3.0×10-2	9.0×10-3							3.1×10-3	7.3×10-4
实施例18	EMImDCA							EG	10	2.7×10-2	1.3×10-2	4.5×10-3	5.7×10-6
		实施例19	TMImDCA	GBL	65	6.0×10-2	3.8×10-2							2.4×10-2	5.1×10-3
对比例1	EMImDCA							离子交换水	0.01	2.2×10-2	1.1×10-2	4.3×10-3	无法测量
		对比例2	EMImDCA	GBL	0.01	1.8×10-2	1.0×10-2							3.9×10-3	无法测量
对比例3	EMImDCA							GBL	0.1	2.5×10-2	1.2×10-2	4.6×10-3	无法测量
		对比例4	EMImDCA	EG	0.01	2.1×10-2	1.0×10-2							3.8×10-3	无法测量

表1如下所述

EMImDCA：乙基甲基咪唑鎓二氰胺

EMPyDCA：乙基甲基吡咯烷鎓二氰胺

EMImTCM：乙基甲基咪唑鎓三氰胺

MeMeImDCA：甲基甲基咪唑鎓二氰胺

TEMADCA：三乙基甲基铵二氰胺

TMImDCA：三甲基咪唑鎓二氰胺

GBL：γ-丁内酯

EG：乙二醇

实施例A

将乙基甲基咪唑鎓三氰甲基化物(EMImTCM)以2质量％溶解在流动相中，通过LC(液相色谱)分析测量了在耐热性测试后的峰值下降率。所述结果如表1-2所示。另外，耐热性测试和LC分析在如下条件下进行。通过上述方式测定峰值下降率。

(耐热性测试)

使用称为DNF-400(商品名；Yamato Scientific有限公司制造)的干燥机将样品在150℃放置50小时。

(LC分析)

测量仪器：由Tosoh公司制造

检测器：UV-8020(紫外吸收254nm)

流动相：10％甲醇水溶液

电流强度(Current)：1.0摩尔

实施例B

除使用乙基甲基咪唑鎓二氰胺(EMImDCA)外，通过与实施例A相同的方法进行LC(液相色谱)分析，并测定峰值下降率。结果如表1-2所示。

表1-2

	样品(离子化合物/溶剂)	混合比率(质量％)	加速条件	峰值下降率(％)
					实施例A	EMImTCM/GBL	35/65	150℃×50小时	17
实施例B	EMImDCA/GBL	35/65	150℃×50小时	38

实施例20

将乙基甲基咪唑鎓二氰胺和甲基丙基吡咯烷鎓二氰胺以质量比50∶50混合，以制得离子导电材料。测量所述离子导电材料的离子电导率，其离子电导率是2.2×10^-2S/cm(25℃)，1.0×10^-2S/cm(0℃)，4.0×10^-3S/cm(-20℃)和1.6×10^-4S/cm(-55℃)。结果如表2所示。

采用与实施例1相同的方法进行离子电导率测量。按照上述(B-5)形式中描述的测量方法和条件进行循环伏安法测量。

实施例21～30和对比例5～8

除使用如表2所示的组成和混合比率以外，根据与实施例20中相同方法，测量离子电导率。结果如表2所示。

表2

	构成	混合比率(质量％)	离子电导率(S/cm)
									25℃	20℃	0℃	-10℃	-20℃	-55℃
			实施例20	EMImDCA/MPrPyDCA	50/50	2.2×10-2	-	1.0×10-2							-	4.0×10-3	1.6×10-4
实施例21	EMImDCA/MPrPyDCA	80/20							2.5×10-2	1.6×10-2	1.2×10-2	-	5.4×10-3	6.7×10-5
			实施例22	EMImDCA/MBPyDCA	50/50	-	1.5×10-2	-							-	4.7×10-3	9.0×10-5
实施例23	EMImDCA/EMImTCM	50/50							2.1×10-2	-	9.5×10-3	4.0×10-3	-	7.7×10-5
			实施例24	EMImDCA/EMPyDCA	50/50	2.5×10-2	-	1.2×10-2							5.2×10-3	-	2.9×10-4
实施例25	EMImDCA/MBPyTFSI	50/50							1.0×10-2	-	4.8×10-3	1.7×10-3	-	4.3×10-5
			实施例27	MPrPyDCA/DEMEDCA	50/50	1.3×10-2	-	4.9×10-3							1.5×10-3	-	2.8×10-5
实施例28	EMImTFSI/MBPyTFSI	50/50							5.8×10-3	-	2.1×10-3	5.7×10-4	-	8.1×10-6
			实施例29	EMImTFSI/TMHATFSI	50/50	2.8×10-3	-	1.4×10-3							3.3×10-4	-	3.8×10-6
实施例30	EMImDCA/MPrPyDCA/水	50/50/1.1							2.2×10-2	-	1.0×10-2	-	5.2×10-3	2.0×10-4
			对比例5	EMImTFSI	-	6.5×10-3	-	3.0×10-3							9.1×10-4	-	无法测量
对比例6	MBPyTFSI	-							2.5×10-3	-	7.1×10-4	1.6×10-4	-	无法测量
			对比例7	TMHATFSI	-	1.8×10-3	-	无法测量							无法测量	-	无法测量
对比例8	EMImBzt	-							2.3×10-4	-	1.2×10-5	-	无法测量	无法测量

表2如下所述

EMImDCA：1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺

MPrPyDCA：甲基丙基吡咯烷鎓二氰胺

MBPyDCA：甲基丁基吡咯烷鎓二氰胺

EMImTCM：1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氰胺

EMPyDCA：乙基甲基吡咯烷鎓二氰胺

EMImTFSI：1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰亚胺)

MBPyTFSI：甲基丁基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰亚胺)

DMEPrADCA：二甲基乙基丙基铵二氰胺

DEMEDCA：二乙基甲基(2-甲氧基乙基)铵二氰胺

TMHATFSI：三甲基己基铵双(三氟甲磺酰亚胺)

EMImBzt：1-乙基-3-甲基咪唑鎓苯甲酸盐

实施例31～39和对比例9

使用如表3所示的组成，制备离子导电材料，并测定该材料在氧化侧的CV。此外，根据下列标准，测定对由施加电压导致的电解液劣化的抑制效果。结果如表3所示。

◎(优异)：对由电压施加导致的电解液劣化的抑制效果高(第三循环的峰值电流下降率为60％以上)

○(好)：对由电压施加导致的电解液劣化的抑制效果较高(第三循环的峰值电流下降率为20％以上)

×(差)：对由电压施加导致的电解液劣化的抑制效果低(第三循环的峰值电流下降率为5％以上)

表3

	样品	混合比率(质量％)	峰值电流(mA)					测定
									循环1	循环2	循环3	循环4	循环5
			实施例31	EMImDCA/EMImTCM	50/50	0.85	0.00							0.00	-	-	◎
实施例32	EMImDCA/EMImTCM	10/90						1.19	0.00	0.00	-	-	◎
			实施例33	EMImDCA/EMImTCM	5/95	1.12	0.00							0.00	-	-	◎
实施例34	EMImOCN/EMImTCM	10/90						0.82	0.13	0.00	0.00	0.00	◎
			实施例35	EMImOCN/EMImTCM	5/95	0.94	0.80							0.31	0.06	0.00	◎
实施例36	EMImDCA	100						0.07	0.00	0.00	-	-	◎
			实施例37	EMImTCM	100	1.00	0.97							0.79	-	-	○
实施例38	EMImOCN/GBL	35/65						0.07	0.0	0.0	-	-	◎
			实施例39	*1EMImDCA/TCM(1∶1)/GBL	35/65	0.97	0.0							0.0	0.0	0.0	◎
对比例9	EMImTFSI	100						0.17	0.30	0.35	0.35	0.35	×

表3如下所述。

EMImOCN：1-乙基-3-甲基咪唑鎓氰酸钠

GBL：γ-丁内酯

^*1“EMImDCA/TCM(1∶1)/GBL(混合比率：35/65)”是指这样的混合物：该混合物中，通过以1∶1的质量比率混合EMImDCA和EMImTCM而产生的混合物与GBL的混合比例为35/65。

其他符号与表2中相同。

合成实施例1<EMImTCM的合成>

将离子交换树脂(商品名“AMBERLITE IRA-400-OH”，由Organo公司制造)投入柱管，使3.3g三氰基甲基化钠(NaTCM)的5％水溶液以SV＝2(2倍于离子交换树脂的量)通过该柱。随后，使离子交换水(200ml)以SV＝5(5倍于离子交换树脂的量)通过该柱，并用EMImBr(1.5g)的1％水溶液以SV＝2通过该柱。将所得溶液在旋转蒸发仪中浓缩，以得到产物乙基甲基咪唑鎓三氰甲基化合物(下文中，称为“EMImTCM”)。

实施例40

测量合成实施例1(离子交换树脂法)中制得的EMImTCM的含水量和杂质含量，结果，含水量为0.6质量％，杂质含量未超过检测限度(10ppm以下)。测量所述离子导电材料的电位窗，所得结果如表4所示。

按照上述含离子材料的组合物中描述的测量方法和条件测量电位窗、杂质含量和含水量。

对比例10

使用在上述过程中制得的含0.6质量％水分的EMImTCM，将杂质调节至氯物质为0.5质量％。测量所述离子导电材料的电位窗，结果如表4所示。

对比例11和12

除使用表4中描述的杂质以外，根据与对比例10中相同的方法进行调节。测量所述离子导电材料的电位窗，结果如表4所示。

表4

	样品	杂质	杂质浓度(质量％)	水分浓度(质量％)	电位窗(V)
						实施例40	EMImTCM	无	-	0.6	-2.2～0.4
对比例10	EMImTCM	Cl	0.5	0.6	-1.3～0.2
						对比例11	EMImTCM	AgNO3	0.5	0.6	-0.2～0.2
对比例12	EMImTCM	Br	0.5	0.6	-1.0～0.2

表4显示，在对比例10至12的离子导电材料中的杂质含量的循环伏安图(CV曲线)中，与实施例40(不含杂质的样品)相比，对比例10至12的电位窗较窄。

●本申请要求享有以下申请的根据35U.S.C.§119所述的优先权：2004年5月10日提交的日本专利申请第2004-140384号，名称为“MATERIAL FOR ELECTROLYTIC SOLUTION”；2004年5月14日提交的日本专利申请第2004-145161号，名称为“MATERIAL FOR ELECTROLYTIC SOLUTION”；2004年12月17日提交的日本专利申请第2004-366537号，名称为“IONICMATERIAL-CONTAINING COMPOSTION，ION-CONDUCTINGMATERIAL AND USE THEREOF”；2004年12月27日提交的日本专利申请第2004-376882号，名称为“MATERIAL FORELECTROLYTIC SOLUTION”；和2005年1月5日提交的日本专利申请第2005-000628号，名称为“MATERIAL FORELECTROLYTIC SOLUTION”。此处以整体引入所述申请的内容作为参考。

Claims (18)

1.一种用于电解液的材料，所述材料包含离子化合物，所述材料包含由式(1)表示的含氰基的阴离子，而且在100质量％的所述用于电解液的材料中，包含1质量％～99质量％的溶剂，所述式(1)为：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

2.如权利要求1所述的用于电解液的材料，其中，所述含氰基的阴离子是由式(2)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；a是不小于1的整数，b、c和d各自独立地代表不小于0的整数。

3.如权利要求1或2所述的用于电解液的材料，所述材料在150℃加热50小时后具有50％以下的峰值下降率。

4.一种用于电解液的材料，所述材料含两种或两种以上的离子性液体，所述材料包含无不饱和键的铵阳离子、具有不饱和键的铵阳离子和由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

5.一种用于电解液的材料，所述材料包含两种或两种以上的离子性液体，所述材料包含至少两种无不饱和键的铵阳离子，其中，两种所述饱和烷基铵阳离子中的任一种或两种具有环状结构。

6.一种用于电解液的材料，所述材料包含两种或两种以上的离子性液体，所述材料含有至少两种具有不饱和键的铵阳离子，与所述阳离子配对的阴离子属于不同种类；以及由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

7.一种用于电解液的材料，所述材料包含两种或两种以上的离子性液体，所述材料在一55℃时的离子电导率为1×10^-6S/cm以上。

8.如权利要求5或7所述的用于电解液的材料，所述材料包含由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数。

9.一种用于电解液的材料，所述材料含一种或两种或两种以上的离子性液体，在循环伏安法测量中，所述材料在施加电压的第三循环或第三循环以后的循环中的峰值电流下降率为20％或者大于20％。

10.如权利要求9所述的用于电解液的材料，所述材料包含两种或两种以上的离子性液体。

11.如权利要求1～4、6和8中任一项所述的用于电解液的材料，其中，式(1)中的X是碳元素。

12.一种含离子材料的组合物，其中，所述离子材料包含由式(1)表示的阴离子：

在该式中，X表示选自B、C、N、O、Al、Si、P、S、As和Se的至少一种元素；M¹和M²相同或不同，各自代表有机连接基团；Q代表有机基团；a是不小于1的整数，b、c、d和e各自独立地代表不小于0的整数；

所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％，而且所述离子材料中的含水量是0.05质量％～10质量％。

13.如权利要求12所述的含离子材料的组合物，其中，式(1)中的X是碳元素。

14.一种含离子材料的组合物，其中，所述离子材料包含三氰甲基化合物阴离子，而且，所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％。

15.如权利要求12～14中任一项所述的含离子材料的组合物，所述组合物包含由式(3)表示的阳离子：

在该式中，L表示C、Si、N、P、S或O；各个R基团相同或不同，各自代表有机基团，并键合在一起或不键合在一起；s是整数3、4或者5，而且是由元素L的价数决定的数值。

16.一种含有离子材料的组合物，其中，所述离子材料在40℃时呈粘度为200mPa·s以下的液态，所述离子材料中的杂质含量不超过0.1质量％，而且所述离子材料中的含水量为0.05质量％～10质量％。

17.一种离子导电材料，所述材料包含权利要求12～16中任一项所述的含离子材料的组合物。

18.一种锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器，所述锂二次电池、电解质电容器或双电层电容器均使用权利要求1～11中任一项所述的用于电解液的材料或权利要求17所述的离子导电材料。

Images