DE112014005987B4

DE112014005987B4 - Sekundärbatterie

Info

Publication number: DE112014005987B4
Application number: DE112014005987.0T
Authority: DE
Inventors: Zempachi Ogumi; Toshiro Hirai; Jun-ichi Yamaki; Hideyuki Horino; Ken-ichi Okazaki; Yukinori Koyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp; Kyoto University NUC
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp; Kyoto University NUC
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: CN105849967B; CN105849967A; US10153491B2; DE112014005987T5; JP6250879B2; WO2015098766A1; US20170033359A1; JP2015125934A

Abstract

Sekundärbatterie, die eine Positivelektrode, eine Negativelektrode und eine elektrolytische Lösung enthält,wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode als das Aktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid enthält,wobei die elektrolytische Lösung einen Anionenrezeptor enthält,wobei der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit einem Anion, das in dem Aktivmaterial enthalten ist, bildet, wodurch es dem Aktivmaterial ermöglicht wird, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen,wobei das Anion, das ein Salz oder einen Komplex mit dem Anionenrezeptor bildet, zumindest ein Anion ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Fluoridion des Metallion-enthaltenden Fluorids, einem Oxidion des Metalloxids, einem Sulfidion des Metallsulfids, einem Nitridion des Metallnitrids und einem Phosphidion des Metallphosphids,wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode ein Metallsalz enthält, undwobei ein Metallion des Metallsalzes sich in der elektrolytischen Lösung auflöst, und dadurch in der Lage ist, eine elektrochemische Reaktion reversibel gemeinsam mit dem aus dem Anionenrezeptor und dem Anion gebildeten Salz oder Komplex zu durchlaufen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Charakteristika einer Batterie, die ein Metallfluorid als ein Aktivmaterial verwendet, beinhalten beispielsweise die Verwendung einer Konversionsreaktion. Als solch eine Batterie ist beispielsweise eine Lithiumionenbatterie bekannt, bei der das Kation in der elektrolytischen Lösung Li⁺ ist. Eine Lithiumionensekundärbatterie, die eine Konversionsreaktion verwendet, kann eine Kapazität von beispielsweise dem 2- bis 3-fachen der einer Lithiumionensekundärbatterie, die eine normale Einfügungsreaktion verwendet, aufweisen (z.B. Nichtpatentdokument 1).
[VERWANDTER STAND DER TECHNIK]
[Nichtpatentdokument]
[Nichtpatentdokument 1]
Linsen Li, Fei Meng, und Song Jin, „High-Capacity Lithium-Ion Battery Conversion Cathodes Based on Iron Fluoride Nanowires and Insights into the Conversion Mechanism“, Nano Lett., 2012, 12 (11), S. 6030-6037
Ferner offenbart die US 2009/0029237 A1 eine elektrochemische Zelle mit einer Positivelektrode, einer Negativelektrode und einem dazwischen gelagerten Elektrolyten, wobei die Positivelektrode und die Negativelektrode beim Laden und Entladen reversibel Anionenladungsträger mit dem Elektrolyten austauschen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Durch die Erfindung zu lösende Aufgabenstellungen]
Allerdings weist solch ein Batteriesystem ein Problem auf, dass der Unterschied zwischen der Spannung während des Ladens und der Spannung während des Endladens extrem groß ist, was zu einer ungewünschten Energieeffizienz führt, und die Lade-/Entlade-Lebensdauer ist kurz.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sekundärbatterie bereitzustellen, in welcher der Unterschied zwischen der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens gering ist, was eine gute Energieeffizienz sicherstellt, und die Lade-/Entlade-Lebensdauer ist lang.
[Mittel zum Lösen der Aufgabenstellungen]
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung eine Sekundärbatterie, die eine Positivelektrode, eine Negativelektrode und eine elektrolytische Lösung enthält, wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode als das Aktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid enthält; wobei die elektrolytische Lösung einen Anionenrezeptor enthält; wobei der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit einem Anion, das in dem Aktivmaterial enthalten ist, bildet, und es dem Aktivmaterial dadurch ermöglicht, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen, wobei das Anion, das ein Salz oder einen Komplex mit dem Anionenrezeptor bildet, zumindest ein Anion ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Fluoridion des Metallion-enthaltenden Fluorids, einem Oxidion des Metalloxids, einem Sulfidion des Metallsulfids, einem Nitridion des Metallnitrids und einem Phosphidion des Metallphosphids, wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode ein Metallsalz enthält, und wobei ein Metallion des Metallsalzes sich in der elektrolytischen Lösung auflöst, und dadurch in der Lage ist, eine elektrochemische Reaktion reversibel gemeinsam mit dem aus dem Anionenrezeptor und dem Anion gebildeten Salz oder Komplex zu durchlaufen.
[Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Sekundärbatterie bereitgestellt werden, in welcher ein Unterschied zwischen der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens gering ist, was eine gute Energieeffizienz sicherstellt und bei der die Lade-/Entlade-Lebensdauer lang ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die den Querschnitt einer Elektrode (Positivelektrode oder Negativelektrode) der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Elektrode mit der gleichen Konfiguration wie in 1, mit dem Unterschied, dass das Elektrodenaktivmaterial in dem Zustand, in dem es nicht gelöst ist, (bzw. einem Zustand des Nichtgelöstseins) in der elektrolytischen Lösung vorliegt.
3 ist eine Ansicht, die die Lade-/Entlade-Ergebnisse der Sekundärbatterien des Beispiels und des Vergleichsbeispiels veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die nachfolgenden Ausführungsformen exemplarisch veranschaulicht. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht durch die folgende Beschreibung begrenzt.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung bildet, wie oben beschrieben, der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit dem Anion, das in dem Aktivmaterial enthalten ist, wodurch das Aktivmaterial in der elektrolytischen Lösung (bzw. Elektrolytlösung) gelöst sein kann. Aufgrund dieser Konfiguration kann in der vorliegenden Erfindung eine Sekundärbatterie bereitgestellt werden, in welcher der Unterschied der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens gering ist (die Hysterese ist klein), was eine gute Energieeffizienz sicherstellt, und die Lade-/Entlade-Lebensdauer (Zyklenlebensdauer) ist lang.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Aktivmaterial, das in zumindest einem aus der Positivelektrode und der Negativelektrode enthalten ist, ein Metallion-enthaltendes Fluorid sei; und der Anionenrezeptor bildet ein Salz oder einen Komplex mit dem Fluoridion des Metallion-enthaltenden Fluorids, und ermöglicht es dadurch dem Metallion-enthaltenden Fluorid, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen. Das „Fluorid“ wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, bezeichnet eine Verbindung von Fluor mit einem anderen Element oder einer anderen Atomgruppe. Daher kann in der vorliegenden Erfindung das „Metallion-enthaltende Fluorid“ lediglich ein Metallion und ein Fluoridion enthalten (das heißt, es kann ein Metallfluorid sein) oder kann ferner ein Element oder eine Atomgruppe, die sich von einem Metallion und einem Fluoridion unterscheidet, enthalten. Das „Metallion-enthaltende Fluorid“ der vorliegenden Erfindung beinhaltet speziell beispielsweise ein Metallfluorid und ein Metalloxyfluorid. In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist das Metallion-enthaltende Fluorid bevorzugt zumindest eines aus einem Metallfluorid und einem Metalloxyfluorid.
Der Grund, warum in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung der Unterschied zwischen der Spannung beim Entladen und der Spannung beim Laden gering ist (die Hysterese gering ist), was eine gute Energieeffizienz sicherstellt und bei dem die Lade-/Entlade-Lebensdauer (Zyklenlebensdauer) lang ist, ist nicht klar, aber er wird beispielsweise wie folgt angenommen.
1 illustriert schematisch den Querschnitt einer Elektrode (Positivelektrode oder Negativelektrode) der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung. Wie in der Figur gezeigt weist diese Batterie eine Elektrode auf, in welcher ein Elektrodenaktivmaterial 12 auf einem Elektroden-(Positivelektroden-, oder Negativelektroden-)-Stromabnehmer 11 bereitgestellt ist. Die Peripherie der Elektrode ist durch eine elektrolytische Lösung 13 umgeben. Demgegenüber illustriert 2 den Querschnitt einer Elektrode mit der gleichen Konfiguration wie in 1, mit der Ausnahme, dass das Elektrodenaktivmaterial in dem Zustand des Nichtgelöstseins in der elektrolytischen Lösung vorliegt. In 2 sind Elemente, die den Elementen in 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen wie in 1 gezeigt.
Wenn das Elektrodenaktivmaterial 12 nicht in der elektrolytischen Lösung 13 gelöst ist, wie in 2 illustriert, tritt eine Elektrodenreaktion lediglich an einem Abschnitt 14 auf, wo drei Elemente des Elektrodenstromabnehmers 11, des Elektrodenaktivmaterials 12 und der elektrolytischen Lösung 13 einander benachbart sind (das heißt ein Konturabschnitt, an welchem das Elektrodenaktivmaterial 12 an den Elektrodenstromabnehmer 11 grenzt). Demgegenüber tritt, wenn das Elektrodenaktivmaterial 12 in der elektrolytischen Lösung 13 gelöst ist, wie in 1 gezeigt, eine Elektrodenreaktion auf einer Oberfläche 16 auf, wo der Elektrodenaktivmaterial-gelöste Abschnitt 15 an den Elektrodenstromabnehmer 11 grenzt. Speziell tritt in 1 (wenn das Elektrodenaktivmaterial 12 in der elektrolytischen Lösung 13 gelöst ist), eine Elektrodenreaktion in einem bei Weitem größeren Bereich als in 2 (wenn das Elektrodenaktivmaterial 12 nicht in der elektrolytischen Lösung 13 gelöst ist) auf, so dass der Unterschied zwischen der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens klein sein kann, was eine gute Energieeffizienz sicherstellt, und wodurch die Lade-/Entlade-Lebensdauer lang sein kann.
Zusätzlich wandelt beispielsweise, wenn das Elektrodenaktivmaterial 12 ein Metallfluorid ist, eine Elektrodenreaktion das Metallfluorid in beispielsweise ein Metall und ein Fluoridion mittels elektrochemischer Reaktion um. In diesem Fall reagiert das Fluoridion mit einem Kation in der elektrolytischen Lösung 13, um ein Fluoridpräzipitat zu bilden, und die Reaktion kann nicht weiter voran schreiten (die Reaktion ist irreversibel). Allerdings kann ein Anionenrezeptor, der in der elektrolytischen Lösung 13 vorhanden ist, ein Salz oder einen Komplex mit dem Fluoridion in dem Elektrodenaktivmaterial (Metallfluorid) 12 bilden, und kann dadurch das Fluoridion davon abhalten, mit einem Kation in der elektrolytischen Lösung 13 zu reagieren, um ein Fluoridpräzipitat zu erzeugen. Im Ergebnis bringt dies eine Verringerung der Batteriereaktionsüberspannung oder eine Erhöhung der Kapazität mit sich, da das Elektrodenaktivmaterial (Metallchlorid) 12 in der elektrolytischen Lösung 13 gelöst ist (die Löslichkeit ist erhöht), wie oben beschrieben. Im Fall, wo das Fluoridpräzipitat elektrochemisch durch eine Reversreaktion oxidiert wird, um ein Metallfluorid zu erzeugen, zieht der Anionenrezeptor das Fluoridion zusätzlich aus dem Fluoridpräzipitat und erhöht die Löslichkeit, was eine elektrochemische Reaktion mit dem Metallsalz, das das obige Reaktionsprodukt ist, vereinfacht. Dies bringt eine Verringerung des Batteriereaktionspotentials oder eine Erhöhung der Kapazität mit sich. Spezieller steigt gemäß der vorliegenden Erfindung die Spannung während des Batterieentladens an, um die Kapazität zu erhöhen, und die Spannung während des Batterieladens verringert sich, mit einem Ergebnis, dass die Lade-/Entlade-Lebensdauer weiter ausgedehnt wird. Im Obigen ist ein Fall des Verwendens von Metallfluorid als ein Elektrodenaktivmaterial 12 beschrieben, aber das Gleiche trifft auf einen Fall zu, bei dem ein anderes Metallion-enthaltendes Fluorid, wie etwa Metalloxyfluorid, verwendet wird, und auf einen Fall, der ein Aktivmaterial, das sich von einem Metallion-enthaltenden Fluorid unterscheidet. 1 und 2 sind exemplarische schematische Ansichten, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Figuren und die Beschreibungen davon begrenzt.
In der Batterie der vorliegenden Erfindung, die einen geladenen Zustand erreicht hat, enthält, wie oben beschrieben ist, zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode als ein Aktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid; die elektrolytische Lösung enthält einen Anionenrezeptor; und der Anionenrezeptor bildet ein Salz oder einen Komplex mit einem Anion, das in dem Aktivmaterial enthalten ist, und ermöglicht es dadurch dem Aktivmaterial, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen. Das Aktivmaterial ist bevorzugt ein Metallion-enthaltendes Fluorid wie oben beschrieben. Allerdings kann die Batterie der vorliegenden Erfindung in einem entladenen Zustand hergestellt werden. In diesem Fall kann die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung eine Sekundärbatterie sein, die beispielsweise eine Positivelektrode, eine Negativelektrode und eine elektrolytische Lösung enthält, wobei die Positivelektrode ein typisches Element-enthaltendes Fluorid und ein Metall als das Aktivmaterial enthält; die Negativelektrode ein typisches Element-enthaltendes Fluorid als das Aktivmaterial enthält; die elektrolytische Lösung einen Anionenrezeptor enthält; und der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit einem Fluoridion des typisches Element-enthaltenden Fluorids bildet, und es dadurch dem Metallfluorid ermöglicht, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen.
Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung weist eine Konfiguration auf, in welcher zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode ein Metallsalz enthält, und ein Metallion des Metallsalzes sich in der elektrolytischen Lösung löst und dadurch in der Lage ist, eine elektrochemische Reaktion reversibel zu durchlaufen. In diesem Fall ist im Hinblick auf die Batteriecharakteristika die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine Lithiumionenbatterie. Spezieller ist die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine Sekundärbatterie, in welcher das Metallion ein Lithiumkation ist, und das Lithiumkation wird während des Entladens an der Negativelektrode erzeugt und an der Positivelektrode aufgebraucht (bzw. konsumiert), und während des Ladens an der Positivelektrode erzeugt und an der Negativelektrode aufgebraucht.
In der elektrolytischen Lösung der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann ein typisches Metallkation vorhanden sein, kann ein organisches Materialkation vorhanden sein, kann ein quartäres Ammoniumkation vorhanden sein, kann ein Lithiumkation vorhanden sein, oder kann ein Magnesiumkation oder ein Komplex davon kann vorhanden sein.
Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration aufweisen, bei welcher beispielsweise in der Sekundärbatterie, die einen vollständig geladenen Zustand erreicht hat, die Positivelektrode ein Übergangsmetallfluorid als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält; und die Negativelektrode ein typisches Metall und ein typisches Metallfluorid als das Negativelektrodenaktivmaterial enthält. In diesem Fall kann das typische Metallfluorid in dem Negativelektrodenaktivmaterial in der Negativelektrode enthalten sein oder in der elektrolytischen Lösung gelöst sein. Überdies ist in diesem Fall das Übergangsmetallfluorid als das Positivelektrodenaktivmaterial nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise FeF2 sein. Das typische Metall als das Negativelektrodenaktivmaterial ist nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise Mg sein. Das typische Metallfluorid als das Negativelektrodenaktivmaterial ist nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise LiF sein.
Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration aufweisen, in welcher beispielsweise die Sekundärbatterie, die einen vollständig entladenen Zustand erreicht hat, die Positivelektrode ein typisches Metallfluorid und ein Übergangsmetall als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält; und die Negativelektrode ein typisches Metallfluorid als das Negativelektroden-aktivmaterial enthält. In diesem Fall kann das typische Metallfluorid zumindest in einem aus der Positivelektrode und der Negativelektrode enthalten sein und kann in der elektrolytischen Lösung gelöst sein. Überdies ist in diesem Fall das typische Metallfluorid als das Positivelektrodenaktivmaterial nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise LiF sein. Das Übergangsmetall als das Positivelektrodenaktivmaterial ist nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise Fe sein. Das typische Metallfluorid als das Negativelektrodenaktivmaterial ist nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise MgF2 sein.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann das zumindest eine Aktivmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid in irgendeinem aus dem Positivelektrodenaktivmaterial und dem Negativelektrodenaktivmaterial oder in beiden enthalten sein. Allerdings ist es bevorzugt, dass die Positivelektrode als das Positivelektrodenaktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid (bevorzugt ein Metallion-enthaltendes Fluorid) enthält. Aufgrund dieser Konfiguration wird der Unterschied zwischen der Spannung während des Entladens und er Spannung während des Ladens stärker reduziert und die Energieeffizienz wird stärker verbessert.
Das Metallion-enthaltende Fluorid, Metalloxid, Metallsulfid, Metallnitrid und Metallphosphid (nachfolgend als „Metallsalzaktivmaterial der vorliegenden Erfindung“ bezeichnet) (zuvorderst ein Metallion-enthaltendes Fluorid und unter Metallion-enthaltenden Fluoriden insbesondere ein Metallfluorid und ein Metalloxyfluorid) weisen ein hohes Potential auf, und sind dadurch als ein Elektrodenaktivmaterial geeignet, insbesondere als ein Positivelektrodenaktivmaterial. Allerdings ist das Metallsalzaktivmaterial der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Metallion-enthaltendes Fluorid, kaum in einer elektrolytischen Lösung löslich, und daher ist es nachteilig schwierig, es als ein Elektrodenaktivmaterial zu verwenden. Konventionelle Techniken lassen es an einer Idee mangeln, das Metallsalzaktivmaterial der vorliegenden Erfindung, unter anderem ein Metallion-enthaltendes Fluorid, mit der Hilfe eines Anionenrezeptors aufzulösen, insbesondere einer Idee, einen Anionenrezeptor dazu zu bringen, auf ein Kathodenaktivmaterial einzuwirken. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, das Elektrodenaktivmaterial in einer elektrolytischen Lösung gelöst, wodurch die Elektrodenreaktion eine Flüssigphasenreaktion wird und die Reaktivität erhöht wird. Da die Positivelektrode das Metallsalzaktivmaterial der vorliegenden Erfindung (insbesondere ein Metallion-enthaltendes Fluorid) als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält, werden ein geringeres Ladepotential und ein höheres Entladepotential erzielt, und dadurch wird der Unterschied zwischen der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens weiter reduziert, was zu einer weiter verbesserten Energieeffizienz führt.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist es stärker bevorzugt, dass die Positivelektrode ein Metallion-enthaltendes Fluorid als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält und das Positivelektrodenaktivmaterial ein Übergangsmetall-enthaltendes Fluorid ist. Dies liegt daran, dass das Übergangsmetall-enthaltende Fluorid ein höheres Potential aufweist, und dadurch besser als das Positivelektrodenaktivmaterial geeignet ist. Das Übergangsmetall-enthaltende Fluorid ist bevorzugt zumindest eines aus einem Übergangsmetallfluorid und einem Übergangsmetalloxyfluorid. Das Übergangsmetalloxyfluorid ist nicht insbesondere begrenzt, es ist aber bevorzugt zumindest eines aus FeOF und Fe₂OF₄. Das Übergangsmetall-enthaltende Fluorid ist stärker bevorzugt zumindest eines aus einem vierte-Periode Übergangsmetall-enthaltende Fluorid und einem vierte-Periode Übergangsmetall-enthaltenden Oxyfluorid. Überdies ist es in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung insbesondere bevorzugt, dass das Positivelektrodenaktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuF2, CuF, FeF3, FeF2, CoF2, CoF₃, BiF3, NiF2, MnF2 und FeOF sei.
Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Fall begrenzt, in dem die Positivelektrode das Metallsalzaktivmaterial der vorliegenden Erfindung als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält. Das heißt, in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann die Negativelektrode das Metallsalzaktivmaterial (insbesondere ein Metall-enthaltendes Fluorid) der vorliegenden Erfindung als das Negativelektrodenaktivmaterial enthalten. Das Negativelektrodenaktivmaterial kann beispielsweise ein typisches Metallfluorid sein. Das typische Metallfluorid ist bevorzugt zumindest eines aus einem Alkalimetallfluorid und einem Erdalkalimetallfluorid, und das typische Metalloxyfluorid ist bevorzugt zumindest eines aus einem Alkalimetalloxyfluorid und einem Erdalkalimetalloxyfluorid. Überdies ist es in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Negativelektrodenaktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiF, NaF, KF, MgF₂, CaF₂, AlF₃, CsF, RbF und (CH₃)₄NF sei.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist der Anionenrezeptor (bzw. Anionenempfänger) bevorzugt ein Anionenrezeptor, der es der elektrolytischen Lösung, die durch Auflösen von 0,05 Mol/l Lithiumfluorid (LiF) und 0,05 Mol/l des Anionenrezeptors in einem gemischten Lösungsmittel, das aus dem Mischen von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat in einem Volumenverhältnis von 50:50 resultiert, erhalten ist, ermöglicht, eine elektrische Leitfähigkeit bei 25°C von 0,05 mS/cm oder mehr aufzuweisen. Der obere Grenzwert von FA ist nicht insbesondere begrenzt, ist aber beispielsweise 2,0 mS/cm oder weniger.
Der „Anionenrezeptor“, wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, bedeutet eine Substanz, die in der Lage ist, ein Salz oder einen Komplex mit einem Anion zu bilden.
Vom Gesichtspunkt des Vereinfachens des Auflösens des Metallfluorids ist der Anionenrezeptor bevorzugt nicht zu schwach bezüglich der Affinität für das Fluoridion. Demgegenüber ist im Hinblick der Reversibilität der Reaktion in der Sekundärbatterie, das heißt vom Standpunkt, dass der Komplex des Anionenrezeptors und des Fluoridions das Fluoridion freigeben kann, um wieder das Metallfluorid herzustellen, die Affinität zwischen dem Anionenrezeptor und dem Fluoridion bevorzugt nicht zu stark.
Speziell ist der Anionenrezeptor ein Anionenrezeptor, der es der Affinität FA zwischen dem Anionenrezeptor und einem Fluoridion, die durch die folgende mathematische Formel (1) dargestellt ist, ermöglicht, in einer Acetonitrillösung, die den Anionenrezeptor und das Fluoridion enthält, 1,44 eV oder mehr zu sein. $FA = E (AR) + E ({Fh}^{-}) - E (AR \cdot R \cdot F^{-})$
In der mathematischen Formel (1),
ist E(AR) die Energie des Anionenrezeptors in der Acetonitrillösung, ist E(F-) die Energie des Fluoridions in der Acetonitrillösung, und
ist E(AR·F^-) die Energie eines Komplexes aus dem Anionenrezeptor und dem Fluoridion in der Acetonitrillösung.
Der obere Grenzwert von FA ist nicht insbesondere begrenzt, ist aber beispielsweise 3,00 eV oder weniger.
In der mathematischen Formel (1) kann die Berechnung der Werte E(AR), E(F-) und E(AR·F^-) (das heißt, die Berechnung des FA-Werts) unter Verwendung einer quantenmechanischen Berechnung mit allen Elektronen basierend auf der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt werden. Speziell kann eine generalisierte Gradientenapproximation (GGA) als die Austauschkorrelationsinteraktion der Elektronen verwendet werden, und DNP kann als die Basisfunktion verwendet werden. Überdies kann die COSMO Approximation (Dielektrizitätskonstante: 37,5) verwendet werden, um den Lösungsmitteleffekt in der Lösung auszudrücken. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Berechnungsverfahren begrenzt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Anionenrezeptor nicht insbesondere begrenzt und kann eine organische Verbindung und/oder eine anorganische Verbindung sein. Der Anionenrezeptor enthält bevorzugt zumindest einen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer organischen Borverbindung, einem Borsäureester, einem Thioborsäureester, einer Lewis-Säure, PF₅ und BF₃. Die Lewis-Säure ist nicht insbesondere begrenzt und beinhaltet beispielsweise die obigen PF₅ und BF3 und kann ebenso eine andere Lewis-Säure sein.
In dem Anionenrezeptor sind die oben beschriebene organische Borverbindung, der Borsäureester und der Thioborsäureester bevorzugt eine organische Borverbindung, ein Borsäureester bzw. ein Thioborsäureester, die durch die folgende chemische Formel (I) dargestellt sind:
In der chemischen Formel (I), kann bzw. können L gleich oder unterschiedlich voneinander sein und jedes der L ist eine Einfachbindung, ein Sauerstoffatom (Etherbindung) oder ein Schwefelatom (Thioetherbindung), kann bzw. können R¹ gleich oder unterschiedlich voneinander sein,
wenn L eine Einfachbindung ist, dann ist R¹, das an das L gebunden ist, ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Halogenatom, das sich von Fluor unterscheidet, oder eine organische Gruppe,
wenn L ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom ist, dann ist R¹, das an L gebunden ist, ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Halogenatom, das sich von Fluor unterscheidet, eine organische Gruppe oder ein Metall,
zumindest ein R¹ in der chemischen Formel (I) ist eine organische Gruppe, und wenn R¹ eine organische Gruppe ist, kann die organische Gruppe mit einer weiteren organischen Gruppe R¹ in dem selben Molekül oder in einem unterschiedlichen Molekül integriert sein.
In R¹ der chemischen Formel (I) kann die organische Gruppe zumindest ein Substituent ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer linearen oder verzweigten Alkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer aromatischen Gruppe und einer heterocyclischen Gruppe sein. In diesem Fall kann jeder der Substituenten ferner mit einem Substituenten oder einer Mehrzahl Substituenten substituiert sein oder kann nicht substituiert sein. Der weitere Substituent ist bevorzugt eine Fluorgruppe, und alle Wasserstoffatome in der organischen Gruppe sind bevorzugt durch eine Fluorgruppe substituiert. Überdies ist die organische Gruppe bevorzugt eine Gruppe, die durch Substituieren aller Wasserstoffatome in gesättigten Kohlenwasserstoffgruppen durch eine Fluorgruppe erhalten ist. In der organischen Gruppe ist die lineare oder verzweigte Alkylgruppe bevorzugt eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 24. Die Arylgruppe ist bevorzugt zumindest eines aus einer Phenylgruppe und einer Naphthylgruppe. Die Heteroarylgruppe ist bevorzugt zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Pyridylgruppe, einer Furylgruppe, einer Pyrrolylgruppe und einer Thienylgruppe. Die aromatische Gruppe ist nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise eine Benzylgruppe sein. Die heterocyclische Gruppe ist ebenso nicht insbesondere begrenzt, kann aber beispielsweise eine Pyrrolidylgruppe und/oder eine Morpholinogruppe sein.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung kann der Anionenrezeptor beispielsweise ein Anionenrezeptor sein, der durch die folgende chemische Formel AR1 dargestellt ist:
In der Formel AR1 können R¹¹, R¹² und R¹³ gleich oder unterschiedlich sein und jedes ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkylgruppe, einer aromatischen Gruppe, einer Ethergruppe, einer Thioethergruppe, einer heterocyclischen Gruppe, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe, welche optional mit einer oder mehreren Gruppen einschließlich Halogenen, einschließlich F, Alkyl, Alkoxid, Thiol, Thioalkoxid, aromatisch, Ether oder Thioether substituiert sind.
Der Anionenrezeptor kann ebenso ein Borat-basierter Anionenrezeptor mit der folgenden chemischen Struktur AR2 sein:
In der chemischen Formel AR2 können R¹⁴, R¹⁵ und R¹⁶ gleich oder unterschiedlich sein und jedes ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkylgruppe, einer aromatischen Gruppe, einer heterocyclischen Gruppe, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe, welche optional mit einer oder mehreren Gruppen, einschließlich Halogenen, einschließlich F, Alkyl, Alkoxid, Thiol, Thioalkoxid, aromatisch, Ether oder Thioether substituiert sind. Jedes aus R¹⁴, R¹⁵ und R¹⁶ enthält bevorzugt F.
Der Anionenrezeptor kann ebenso ein Phenylbor-basierter Anionenrezeptor mit der folgenden chemischen Struktur AR3 sein:
In der chemischen Formel AR3 können R¹⁷ und R¹⁸ gleich oder unterschiedlich sein und jedes ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkylgruppe, einer aromatischen Gruppe, einer heterocyclischen Gruppe, einer Arylgruppe und einer Heteroarylgruppe, welche optional mit einer oder mehreren Gruppen, einschließlich Halogenen, einschließlich F, Alkyl, Alkoxid, Thiol, Thioalkoxid, aromatisch, Ether oder Thioether substituiert sind. Jedes aus R¹⁷ und R¹⁸ enthält bevorzugt F. Überdies können R¹⁷ und R¹⁸ ausgewählt sein aus einer aromatischen Verbindung, die mit der Substituentengruppe substituiert ist, welche F enthält, und welche die aromatische Verbindung an sich mit F ist, wie durch die folgende chemische Formel AR4 gezeigt:
In der chemischen Formel AR4 können XA und XB gleich oder unterschiedlich sein und stellen jeweils eines oder mehrere Wasserstoffe oder Nicht-Wasserstoff-Ringsubstituenten unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenen, einschließlich F, Alkyl, Alkoxid, Thiol, Thioalkoxid, Ether und Thioether dar. Zumindest eines aus XA und XB enthält bevorzugt F.
Der Anionenrezeptor kann beispielsweise ebenso tris(Hexafluorisopropyl)borat (THFIB; MW=511,9 AMU) mit der folgenden chemischen Struktur AR5 sein:
Der Anionenrezeptor kann beispielsweise ebenso tris(2,2,2-Trifluorethyl)borat (TTFEB; MW=307,9 AMU) mit der folgenden chemischen Struktur AR6 sein:
Der Anionenrezeptor kann beispielsweise ebenso tris(Pentafluorphenyl)borat (TPFPB; MW=511,98 AMU) mit der folgenden chemischen Struktur AR7 sein:
Der Anionenrezeptor kann beispielsweise ebenso bis(1,1,3,3,3-Hexafluorisopropyl)pentafluorphenylboronat (BHFIPFPB; MW-480,8 AMU) mit der folgenden chemischen Struktur AR8 sein:
Der Anionenrezeptor kann ebenso beispielsweise ein Anionenrezeptor sein, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus (CH₃O)₃B, (CF₃CH₂O)₃B, (C₃F₇CH₂O)₃B, [(CF₃)₂CHO]₃B, [(CF₃)₂C(C₆H₅)O]₃B, ((CF₃)CO)₃B, (C₆H₅O)₃B, (FC₆H₄O)₃B, (F₂C₆H₃O)₃B, (F₄C₆HO)₃B, (C₆F₅O)₃B, (CF₃C₆H₄O)₃B, [(CF₃)₂C₆H₃O]₃B und (C₆F₅)₃B.
Beispielsweise können in der Formel AR2 R¹⁴, R¹⁵ oder R¹⁶ gleich oder unterschiedlich voneinander sein, und stellen jeweils Wasserstoff, ein Metall oder eine organische Gruppe dar, und diese können miteinander kombiniert sein. Das Metall ist bevorzugt ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall und am meisten bevorzugt Lithium.
Bevorzugte Beispiele der organischen Gruppe beinhalten eine Kohlenwasserstoffgruppe, eine Heteroatom-enthaltende Kohlenwasserstoffgruppe. Die organische Gruppe ist bevorzugt eine organische Gruppe mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 10, stärker bevorzugt eine organische Gruppe mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 8. Die Kohlenwasserstoffgruppe beinhaltet beispielsweise eine gesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe und Octylgruppe; eine ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe, zum Beispiel eine Doppelbindungsenthaltende Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa eine Vinylgruppe und eine Allylgruppe; und eine Dreifachbindungs-enthaltende Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa eine Ethinylgruppe und eine Propargylgruppe.
Das Heteroatom in der Heteroatom-enthaltenden Kohlenwasserstoffgruppe beinhaltet Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Bor, etc. Bevorzugte Beispiele der Heteroatom-enthaltenden Kohlenwasserstoffgruppe beinhalten eine Sauerstoff-enthaltende Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Etherbindung, einer Esterbindung, einer Carbonatbindung, etc., wie etwa eine Methoxyethylgruppe und eine Methoxycarbonylethylgruppe; und eine Stickstoffenthaltende Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Aminogruppe, etc. Das Heteroatom ist bevorzugt Sauerstoff oder Stickstoff.
Die organische Gruppe kann mit einem Halogenatom substituiert sein. Das Halogenatom beinhaltet Fluor, Chlor, Brom, etc., und ist bevorzugt Fluor. Die mit einem Halogenatom substituierte organische Gruppe beinhaltet eine halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa eine Trifluorethylgruppe, eine Kohlenwasserstoffgruppe, die mit einer Halogen-enthaltenden Gruppe substituiert ist, eine halogenierte, Heteroatom-enthaltende Kohlenwasserstoffgruppe, etc. Unter diesen ist eine halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe bevorzugt.
Der Borsäureester, der durch die chemische Formel AR2 dargestellt ist, kann beispielsweise Alkylboratester, wie etwa Trimethylborat, Triethylborat, Tripropylborat, Tributylborat, Tripentylborat, Diethylmethylborat, Tri(methoxyethyl)borat, Dimethylhydroxyborat, Monolithiumsalz von Dimethylborat und Dilithiumsalz von Monomethylborat sein.
Der durch die chemische Formel AR2 dargestellte Borsäureester kann beispielsweise Alkylester von Borsäurekondensat sein, wie etwa Trimethoxyboroxin und Dimethoxyboroxin-Monolithiumsalz; kann Verbindungen mit einem N-enthaltenden Substituenten sein, wie etwa Triethanolaminborat; oder kann eine der folgenden Verbindungen, die durch Kombinieren zweier oder mehrerer von R¹⁴, R¹⁵ und R¹⁶ miteinander gebildet sind, sein:
Ferner kann der durch die chemische Formel AR2 dargestellte Borsäureester beispielsweise Tri(trifluorethyl)borat, Methyldi(trifluorethyl)borat, Tri(trichlorethyl)borat, Tri(tetrafluorethyl)borat, Tri(monofluorethyl)borat, Tri(pentafluorpropyl)borat, Tri(hexafluorpropyl)borat, Tri(2-methyl-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropyl)borat, Tri(2-phenyl-1,1,1,3,3,3-hexafluorpropyl)borat, Tri(trifluorethoxyethyl)borat, Methyldi(trifluorethoxyethyl)borat oder ein Halogen-enthaltender Borsäureester sein, zum Beispiel die folgenden Verbindungen, die durch Kombinieren der Substituenten miteinander gebildet sind:
Im Fall eines Halogen-enthaltenden Borsäureesters wird die Oxidationsbeständige Stabilität gegen eine Positivelektrode vorteilhaft erhöht aufgrund eines Elektronen-ziehenden Effekts eines Halogenatoms.
Insbesondere ist der Anionenrezeptor bevorzugt zumindest einer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Borverbindungen (1) bis (8).
Überdies kann wie oben beschrieben der Anionenrezeptor einen anorganischen Anionenrezeptor enthalten. Der anorganische Anionenrezeptor ist bevorzugt zumindest einer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Lewis-Säure, PF₅ und BF₃. Die Lewis-Säuren sind nicht insbesondere begrenzt, können beispielsweise aber die obigen PF₅ und BF3 sein, oder können andere Lewis-Säuren sein.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt des Anionenrezeptors in der elektrolytischen Lösung nicht insbesondere begrenzt, ist aber beispielsweise von 0,01 bis 1,0 Mol/l, bevorzugt von 0,02 bis 0,05 Mol/l, stärker bevorzugt von 0,05 bis 0,2 Mol/l. Vom Gesichtspunkt, dass der Anionenrezeptor einen Komplex mit einem Fluoridion des oben beschriebenen Metallfluorids bildet, und es dadurch dem Metallfluorid ermöglicht, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen, ist der Gehalt des Anionenrezeptors bevorzugt nicht zu gering. Demgegenüber ist vom Gesichtspunkt, eine Reduktion der Batteriecharakteristika aufgrund beispielsweise einer Erhöhung der Viskosität der elektrolytischen Lösung zu verhindern, der Gehalt des Anionenrezeptors bevorzugt nicht zu groß. Überdies werden in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung, die Art, der Gehalt, etc. des Anionenrezeptors in der elektrolytischen Lösung bevorzugt angemessen ausgewählt, um beispielsweise exzessive Selbstentladung an der Positivelektrode aufgrund exzessiv hoher Löslichkeit des Elektrodenaktivmaterials bezüglich der elektrolytischen Lösung zu verhindern.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist der Bestandteil in der elektrolytischen Lösung, der sich von dem Anionenrezeptor unterscheidet, nicht insbesondere begrenzt. In der elektrolytischen Lösung kann der Elektrolyt wasserlöslich oder wasserunlöslich sein. Der Elektrolyt beinhaltet beispielsweise LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄, LiSO₂CF₃, Li(CF₃SO₂)₂N, LiAsF₆, LiSbF₆, Li(C₂F₅SO₂)₂N, und ein Na-Salz, ein K-Salz, ein Cs-Salz, ein Rb-Salz, ein Mg-Salz, ein Ca-Salz und ein quartäres Ammoniumsalz davon; und eine Art eines Elektrolyts kann verwendet werden oder eine Mehrzahl von Arten von Elektrolyten kann in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des Elektrolyts in der elektrolytischen Lösung ist nicht insbesondere begrenzt und kann angemessen eingestellt werden. Überdies ist das Lösungsmittel in der elektrolytischen Lösung nicht insbesondere begrenzt, beinhaltet aber beispielsweise Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat, Nitromethan, Toluol (Tol), Ethylmethylcarbonat (EMC), Propylmethylcarbonat (PMC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Methylbutyrat (MB, 20°C), n-Propylacetat (PA), Ethylacetat (EA), Methylpropionat (MP), Methylacetat (MA), 4-Methyl-1,3-dioxolan (4MeDOL) (C₄H₈O₂), 2-Methyltetrahydrofuran (2MeTHF) (C₅H₁₀O), 1,2-Dimethoxyethan (DCE), Methylformat (MF) (C₂H₄O₂), Dichlormethan (DCM), γ-Butyrolacton (y-BL) (C₄H₆O₂), Propylencarbonat (PC) (C₄H₆O₃), Ethylencarbonat (EC, 40°C) (C₃H₄O₃), Ethylmonoglyme (EMG) und Triglyme (TG); und eine Art eines Lösungsmittels kann verwendet werden oder eine Mehrzahl von Arten von Lösungsmitteln kann in Kombination verwendet werden.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung sind die Positivelektrode und die Negativelektrode nicht insbesondere begrenzt. Allerdings enthält wie oben beschrieben zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode ein Metallfluorid als das Aktivmaterial. Das Positivelektrodenaktivmaterial und das Negativelektrodenaktivmaterial sind beispielsweise wie oben beschrieben. Das von dem Aktivmaterial in der Positivelektrode verschiedene Material beinhaltet beispielsweise AB (Acetylenschwarz), PVDF (Polyvinylidendifluorid), PTFE (Polytetrafluorethylen) und eine Aluminiumlage; eine Art eines Materials kann verwendet werden oder eine Mehrzahl von Arten von Materialien kann in Kombination verwendet werden. Das von dem Aktivmaterial in der Negativelektrode verschiedene Material beinhaltet beispielsweise eine Kupferlage, etc.; und eine Art eines Materials kann verwendet werden oder eine Mehrzahl von Materialien kann in Kombination verwendet werden. Überdies kann die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung beispielsweise einen Separator beinhalten. Das Material des Separators ist nicht insbesondere begrenzt, beinhaltet aber beispielsweise PP (Polypropylen); und eine Art eines Materials kann verwendet werden und eine Mehrzahl von Arten von Materialien kann in Kombination verwendet werden.
Die Reaktion in der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist ebenso nicht insbesondere begrenzt, aber im Fall wo beispielsweise das Positivelektrodenaktivmaterial FeF₃ ist und das Negativelektrodenaktivmaterial Lithium ist, kann eine Reaktion, die durch die folgende chemische Formel (A) oder (B) dargestellt ist, auftreten. In jeder der chemischen Formeln (A) und (B) ist die Reaktion von der linken Seite zur rechten Seite eine Entladereaktion, Im Fall des Ladens tritt eine Reversreaktion (das heißt in der folgenden chemischen Reaktion der Formeln (A) und (B) eine Reaktion von der rechten Seite zu der linken Seite) auf. FeF₃+Li ↔LiFeF₃ (A) LiFeF₃+2Li ↔ Fe+3 LiF (B)
Die chemische Reaktion der Formel (A) ist eine Interkalationsreaktion (eine Festphasenreaktion) und die chemische Reaktion der Formel (B) ist eine Konversionsreaktion (eine Flüssigphasenreaktion). Der Unterschied in der angelegten Spannung bestimmt hauptsächlich, welche Reaktion wahrscheinlich auftritt. In der vorliegenden Erfindung können die oben beschriebenen Wirkungen der vorliegenden Erfindung durch Verwenden hauptsächlich einer Konversionsreaktion (Flüssigphasenreaktion) erhalten werden.
In der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist die Ladespannung nicht insbesondere begrenzt, ist aber bevorzugt eine Spannung, bei welcher eine Flüssigphasenreaktion leicht verwendet werden kann. Die Ladespannung ist nicht insbesondere begrenzt und kann angemessen gemäß der Art, etc. des Elektrodenaktivmaterials eingestellt werden.
[Beispiele]
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt.
In diesem Beispiel wurde eine Sekundärbatterie durch Zugeben eines Anionenrezeptors, der durch eine der chemischen Formeln (1) bis (3) dargestellt ist, zu einem Elektrolyten hergestellt und bezüglich dessen Charakteristika ausgewertet. Die chemischen Formeln (1) bis (3) sind nachfolgend erneut wiedergegeben. In dem Folgenden wird der Anionenrezeptor der chemischen Formel (1) als „TTFEBO“ bezeichnet; der Anionenrezeptor der chemischen Formel (2) wird als „TPFPB“ bezeichnet; und der Anionenrezeptor der chemischen Formel (3) wird als „THFiPBO“ bezeichnet. „TTFEBO“ steht für „Tris(2,2,2-trifluorethyl)borat“; „TPFPB“ steht für Tris(pentafluorphenyl)boran; und „THFiPBO“ steht für „Tris(hexafluorisopropyl)borat)‟.
[Beispiele 1 bis 6]

Sechs Lithiumbatterien mit jeweils den in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigten Zellkonfigurationen wurden auf die gleiche Weise mit Ausnahme der Art und der Zugabemenge des Anionenrezeptors, der der elektrolytischen Lösung zugegeben ist, hergestellt, und den jeweiligen Beispielen 1 bis 6 zugeordnet. Die Zusammensetzung der elektrolytischen Lösung war wie in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 1 bezeichnet „Knopfzellengröße 2032-Typ“ eine Knopfzelle (Lithiumbatterie) mit 20 mm Durchmesser und 3,2 mm Höhe, und „SUS316“ ist einer der JIS-Standards bezüglich Edelstahl. Andere Abkürzungen in Tabellen 1 und 2 haben die am Rand von Tabelle 1 beschriebenen Bedeutungen.

Knopfzellengröße	2032-Typ
Positivelektrode	FeF₃ (hergestellt von Soegawa Rikagaku) + AB + PVDF (75:20:5 Gewichts%) Aufgebracht auf AI Kollektorfolie, Φ15 mm
elektrolytische Lösung	separat gezeigt
Negativelektrode	Metallisches Li (Dicke: 0,2 mm), Φ15 mm
Separator	Polypropylen-mikroporöser Körper, 25 µm
Positivelektrodengehäuse	innen Al-ausgekleidetes SUS316
Negativelektrodendeckel	SUS316
Zellenanordnungsumgebung	Glove Box (Ar Atmosphäre)

AB: Acetylenschwarz
PVDF: Polyvinylidendifluorid
EC: Ethylencarbonat
DMC: Dimethylcarbonat

Beispiel	(1)	1 M LiPF₆ + Anionenrezeptor (siehe rechte Spalte) in EC: DMC= 1: 1(Volumen%) Lösungsmittel	0,1 M TTFEBO
	(2)		0,05 M TTFEBO
	(3)		0,1 M TPFPB
	(4)		0,05 M TPFPB
	(5)		0,1 M THFiPBO
	(6)		0,05 M THFiPBO

In den Tabellen 3 und 4 ist die Affinität zwischen dem Anionenrezeptor und einem Fluoridion F^-, das in diesem Beispiel verwendet wird, als der Wert der Leitfähigkeit (Tabelle 3) und der quantenmechanischen Berechnung mit allen Elektronen (Tabelle 4) gezeigt. Die Elektronenaffinität in der nachfolgenden Tabelle 4 ist FA, die durch die mathematische Formel (1) dargestellt ist. Die mathematische Formel (1) wird nachfolgend erneut wiederholt. Die Bedeutung jedes Symbols in der mathematischen Formel (1) und das Berechnungsverfahren dieser Symbole sind oben beschrieben. $FA = E (AR) + E (F^{-}) - E (AR \cdot R \cdot F^{-})$

Affinität zwischen AR und F^- (ionische Leitfähigkeit)

Zugabe von Anionenrezeptor zu 0,05 M LiF-Zuqabe EC/DMC Lösunq	Leitfähigkeit (*1)
keine Zugabe	nicht mehr als die Nachweisqrenze (<1,0E-08)
0,05 M TTFEBO	5,4 E-05
0,05 M TPFPB	1,1 E-03
0,05 M THFiPBO	7,4 E-04

(*1) Dies ist eine Leitfähigkeit (S/cm) bei 25°C einer elektrolytischen Lösung, die durch Auflösen von 0,05 Mol/l LiF und 0,05 Mol/l Anionenrezeptor in einem gemischten Lösungsmittel aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (50:50 v/v%) erhalten ist. „1,0E-08“ bezieht sich auf 1,0×10^-8, „5,4E-05“ beziehet sich auf 5,4×10^-5, „1,1E-0,3“ bedeutet 1,1×10^-3, und „7,4E-04“ bezieht sich auf 7,4×10^-4.

Affinität zwischen AR und F^- (Wert in der quantenmechanischen Berechnung mit allen Elektronen)

Anionenrezeptor Anionenaffinität des Anionenrezeptors für F^- (eV)

TPFPB 2,24

THFiPBO 1,77

TTFEBO 1,44
[Auswertung der Batteriecharakteristika]
Die Sekundärbatterien der Beispiele 1 bis 6 wurden bezüglich ihrer Verbesserung der Lebensdauer und der Reduktion der Ladespannung unter den folgenden Bedingungen ausgewertet. Überdies wurde eine Batterie (Vergleichsbeispiel 1) auf die gleiche Weise wie die der Beispiele 1 bis 6 hergestellt, mit der Ausnahme, dass kein Anionenrezeptor der elektrolytischen Lösung zugegeben wurde (keine Zugabe), und ähnlich bezüglich der Verlängerung der Lebensdauer und der Reduktion der Ladeüberspannung ausgewertet. Details sind wie folgt.
[Lade-/Entladecharakteristika]
In jeder der Batterien der Beispiele 1 bis 6 wurde Laden/Entladen drei Mal unter den folgenden Bedingungen wiederholt, und die Verbesserung der Lebensdauer und die Reduktion der Ladespannung wurden durch die folgenden Messungen und Berechnungen ausgewertet.
Lade-/Entladebedingungen: 1,0 V - 4,5 V
Lade-/Entladestromdichte: 0,080 mA/cm²
Temperatur in der Prüfumgebung: 25°C
[Auswertung der Verbesserung der Lebensdauer]
Die Verbesserung der Lebensdauer der Batterie wurde durch das folgende „Verhältnis des prozentualen Beibehaltens unter der Annahme, dass die prozentuale Kapazitätsbeibehaltung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel 1) gleich 1 ist“ und dem „Verhältnis der prozentualen Verschlechterung unter der Annahme, dass die prozentuale Verschlechterung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel 1) gleich 1 ist“ ausgewertet. Es ist anzumerken, dass „keine Zugabe“ anzeigt, dass wie oben beschrieben kein Anionenrezeptor zu der elektrolytischen Lösung der Batterie von Vergleichsbeispiel 1 zugegeben wurde.
Das „Verhältnis des Prozentsatzes des Beibehaltens, wenn der Prozentsatz der Kapazitätsbeibehaltung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel 1) auf 1 konvertiert wird“ wurde berechnet (mathematische Formel (12), die nachfolgend gezeigt ist) indem die prozentuale Kapazitätsbeibehaltung (gemäß der folgenden mathematischen Formel (11) berechnet) in jedem Beispiel (Anionen-rezeptor wurde zugegeben) durch die prozentuale Kapazitätsbeibehaltung des Vergleichsbeispiels 1 (Anionenrezeptor wurde nicht zugegeben) dividiert wurde. $\begin{array}{l} Prozentsatz der Kapazit \ddot{a} tsbeibehaltung = Entladekapazit \ddot{a} t beim dritten \\ Zyklus / Entladekapazit \ddot{a} t beim ersten Zyklus \end{array}$
$\begin{array}{l} Verh \ddot{a} ltnis des Prozentsatzes der Beibehaltung unter der Annahme,dass \\ der Prozentsatz der Kapazit \ddot{a} tsbeibehaltung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel \\ 1) gleich 1 ist = Prozentsatz der Kapazit \ddot{a} tsbeibehaltung jedes Beispiels / \\ Prozentsatz der Kapazit \ddot{a} tsbeibehaltung von Vergleichsbeispiel 1 \end{array}$
Das „Verhältnis des Prozentsatzes der Verschlechterung, wenn der Prozentsatz der Verschlechterung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel 1) auf 1 konvertiert wird“ wurde berechnet (mathematische Formel (14), die nachfolgend gezeigt ist) indem der Prozentsatz der Verschlechterung (mathematische Formel (13), die nachfolgend gezeigt ist) jedes Beispiels durch den Prozentsatz der Verschlechterung von Vergleichsbeispiel 1 dividiert wurde. $Prozentsatz der Verschlechterung = 1 - Prozensatz der Kapazit \ddot{a} tsbeibehaltung beim dritten Zyklus$
$\begin{array}{l} Verh \ddot{a} ltnis des Prozentsatzes der Verschlechterung,wenn der \\ der Prozentsatz der Verschlechterung bei keiner Zugabe (Vergleichsbeispiel 1) auf 1 \\ konvertiert wird = Prozentsatz der Verschlechterung jedes Beispiels / Prozentsatz \\ der Verschlechterung von Vergleichsbeispiel 1 \end{array}$
[Auswertung der Reduktion der Ladespannung]
Bezüglich der Sekundärbatterien des Beispiels und von Vergleichsbeispiel 1 unter der Ladebedingung wurde die durchschnittliche Ladespannung in dem Bereich von einer erststufigen Ladekurve durch eine Konversionsreaktion bis zu einem Wendepunkt, welcher die erststufige Ladekurve mit einer zweistufigen Ladekurve kombiniert bzw. verbindet, als „Ladespannung (V) in dem Konversionsreaktionsbereich“ angesehen, und die Reduktion der Ladespannung in dem Konversionsreaktionsbereich wurde ausgewertet.
Die Ergebnisse der Lebensdauerverbesserungsauswertung bezüglich der Sekundärbatterien der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 sind in der nachfolgenden Tabelle 5 gezeigt. Wie in der oberen Zeile der Tabelle gezeigt, ist, wenn der Prozentsatz der Kapazitätsbeibehaltung der Sekundärbatterie von Vergleichsbeispiel 1 auf 1,0 (relativer Wert) konvertiert wird, der Prozentsatz der Kapazitätsbeibehaltung der Sekundärbatterie der Beispiele 1 bis 6 von 1,12 bis 1,27, was aufzeigt, dass die Lebensdauer (bzw. Beständigkeit) um 12 bis 27% verbessert wurde.

Wirkungen der Erfindung: Verbesserung der Lebensdauer

	Vergleichsbeispiel	Beispiel
	(1) keine Zugabe	TTFEBO		TPFPB		THFiPBO
	(1) keine Zugabe	(1) 0,1M	(2) 0,05M	(3) 0,1M	(4) 0,05M	(5) 0,1M	(6) 0,05M
Verhältnis des Prozentsatzes der Beibehaltung, wenn der Prozentsatz der Kapazitätsbeibehaltung bei keiner Zugabe auf 1 konvertiert wird	1,0	1,27	1,17	1,12	1,16	1,21	1,12
Verhältnis des Prozentsatzes der Verschlechterung, wenn der Prozentsatz der Kapazitätsbeibehaltung bei keiner Zugabe auf 1 konvertiert wird	1,0	0,65	0,79	0,80	0,73	0,66	0,80

Die Ergebnisse der Auswertung der Reduktion der Ladungsspannung sind in Tabelle 6 nachfolgend gezeigt. Wie in der Tabelle gezeigt wurde in der Sekundärbatterie des Beispiels die Ladespannung augenscheinlich im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 (kein Anionenrezeptor wurde zugegeben) reduziert.
Wirkungen der Erfindung: Reduktion der Ladespannung

Vergleichsbeispiel Beispiel

(1) keine Zugabe TTFEBO TPFPB

(1) 0,1M (3) 0,1M

Durchschnittliche Ladespannung (V) im Konversionsreaktionsbereich 2,684 2,564 2,562
[Beispiel 7]
Eine Lithiumionensekundärbatterie wurde wie folgt hergestellt. Der Zusammenbau wurde in einer mit Argon gespülten Glove Box (bzw. Handschuhkasten) ähnlich Beispielen 1 bis 6 durchgeführt.
Knopfzelle: Durchmesser: 20 mm, Dicke: 3,2 mm
Positivelektrodenpellet: FeF2: 70 Gewichts-% (etwa 0,055 g), Acetylenschwarz (Kohlenstoff): 25 Gewichts-%, PTFE (Polytetrafluor-ethylen, Handelsname: „Teflon (eingetragene Marke)“): 5 Gewichts-%, Durchmesser: 13 mm, Dicke: etwa 0,5 mm
Negativelektrode: Lithiummetalllage, Durchmesser: 13 mm, Dicke: 0,2 mm
Elektrolytische Lösung: 1 M LiPF₆ EC/DMC (Volumenverhältnis: 1:1, Dichte: etwa 1,3 g/cm³) mit dazu zugegebenem 0,2 M TPFPB
Separator: Polypropylen mikroporöser Film
Molverhältnis von FeF₂ zu TPFPB in der Knopfzelle: etwa 1:0,14
[Lade-/Entladecharakteristika (Verbesserung der Lebensdauer)]
In der Batterie von Beispiel 7 wurde ein Laden/Entladen 5 Mal unter den folgenden Bedingungen wiederholt.
Lade-/Entladebedingungen: 1,0 V - 4,5 V
Lade-/Entladestromdichte: 0,075 mA/cm²
Der Graph im oberen Teil von 3 zeigt die Ergebnisse des oben beschriebenen Ladens/Entladens in der Batterie von Beispiel 7. In der Figur ist die Ordinate die Zellspannung [V] und die Abszisse ist die spezifische Kapazität, das heißt die Gewichtskapazitätsdichte [mAh(g-FeF₂)^-1]. Die Bezeichnung „D“ in der Tabelle indiziert Entladen (während des Entladens), und „C“ indiziert Geladen (während des Ladens). Überdies zeigt der Graph im unteren Teil von 3 die Ergebnisse, wenn eine Batterie (Vergleichsbeispiel 2) die zu der Batterie von Beispiel 7 gleich ist, mit der Ausnahme, dass kein TPFPB (Anionenrezeptor) zugegeben ist, das Laden/Entladen 5 Mal unter denselben Bedingungen wiederholt wurde. In der Figur haben die Bezeichnungen auf der Ordinate und der Abszisse die gleichen Bedeutungen wie in dem Graph im oberen Teil (Beispiel 7). Wie in 3 illustriert wurde bestätigt, dass in Beispiel 7 (der Graph im oberen Teil, mit Anionenrezeptor) die Reduktion der Gewichtskapazitätsdichte aufgrund des Wiederholens von Laden/Entladen geringer war und die Lebensdauer länger war als in Vergleichsbeispiel 2 (der Graph im unteren Teil, ohne Anionenrezeptor).
[Industrielle Anwendbarkeit]
Wie auf den vorhergehenden Seiten beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Sekundärbatterie bereitgestellt werden, in welcher der Unterscheid zwischen der Spannung während des Entladens und der Spannung während des Ladens gering ist, was eine gute Energieeffizienz sicherstellt und die Lade-/Entladelebensdauer ist lang. Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist bezüglich ihrer Verwendung nicht insbesondere begrenzt und kann in einem weiten Bereich von Anwendungen verwendet werden, beispielsweise in einem Elektroauto, oder in der Anwendung zur Stromspeicherung für Heim- oder Geschäftsverwendung, oder Stromspeicherung zur Ausgleichung von photovoltaischer Stromerzeugung, Windstromerzeugung etc.
Bezugszeichenliste

11: Elektrodenstromabnehmer
12: Elektrodenaktivmaterial
13: Elektrolytische Lösung
14: Abschnitt, an welchem drei Elemente aus Elektrodenstromabnehmer 11, Elektrodenaktivmaterial 12 und elektrolytischer Lösung 13 einander benachbart sind
15: Elektrodenaktivmaterial-gelöster Abschnitt
16: Oberfläche, wo der Elektrodenaktivmaterial-gelöste Abschnitt 15 dem Elektrodenstromabnehmer 11 benachbart ist

Claims

Sekundärbatterie, die eine Positivelektrode, eine Negativelektrode und eine elektrolytische Lösung enthält, wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode als das Aktivmaterial zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion-enthaltenden Fluorid, einem Metalloxid, einem Metallsulfid, einem Metallnitrid und einem Metallphosphid enthält, wobei die elektrolytische Lösung einen Anionenrezeptor enthält, wobei der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit einem Anion, das in dem Aktivmaterial enthalten ist, bildet, wodurch es dem Aktivmaterial ermöglicht wird, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen, wobei das Anion, das ein Salz oder einen Komplex mit dem Anionenrezeptor bildet, zumindest ein Anion ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Fluoridion des Metallion-enthaltenden Fluorids, einem Oxidion des Metalloxids, einem Sulfidion des Metallsulfids, einem Nitridion des Metallnitrids und einem Phosphidion des Metallphosphids, wobei zumindest eines aus der Positivelektrode und der Negativelektrode ein Metallsalz enthält, und wobei ein Metallion des Metallsalzes sich in der elektrolytischen Lösung auflöst, und dadurch in der Lage ist, eine elektrochemische Reaktion reversibel gemeinsam mit dem aus dem Anionenrezeptor und dem Anion gebildeten Salz oder Komplex zu durchlaufen.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei das Aktivmaterial, das in zumindest einem aus der Positivelektrode und der Negativelektrode enthalten ist, ein Metallion-enthaltendes Fluorid ist, und wobei der Anionenrezeptor ein Salz oder einen Komplex mit dem Fluoridion des Metallion-enthaltenden Fluorids bildet, und es dem Metallion-enthaltenden Fluorid dadurch ermöglicht, sich in der elektrolytischen Lösung zu lösen.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallion-enthaltende Fluorid zumindest eines aus einem Metallfluorid und einem Metalloxyfluorid ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei das Metallion ein Lithiumkation ist, und wobei das Lithiumkation während des Entladens an der Negativelektrode erzeugt wird und an der Positivelektrode aufgebraucht wird, und während des Ladens an der Positivelektrode erzeugt wird und an der Negativelektrode aufgebraucht wird.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein typisches Metallkation in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein organisches Material-Kation in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein quartäres Ammoniumkation in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Lithiumkation in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Natriumkation in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Magnesiumkation oder ein Komplex davon in der elektrolytischen Lösung vorhanden ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in der Sekundärbatterie, die einen vollständig geladenen Zustand erreicht hat, die Positivelektrode ein Übergangsmetall-enthaltendes Fluorid als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält; die Negativelektrode ein typisches Metall und ein typisches Metallfluorid als das Negativelektrodenaktivmaterial enthält; und das typische Metallfluorid in dem Negativelektrodenaktivmaterial in der Negativelektrode vorhanden sein kann und/oder in der elektrolytischen Lösung gelöst sein kann.
Sekundärbatterie nach Anspruch 11, wobei das Übergangsmetall-enthaltende Fluorid zumindest eines aus einem Fluorid eines Übergangsmetalls der vierten Periode und einem Oxyfluorid eines Übergangsmetalls der vierten Periode ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Positivelektrodenaktivmaterial zumindest eines ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus CuF2, CuF, FeF3, FeF2, CoF2, CoF3, BiF3, NiF2, MnF2 und FeOF.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei in der Sekundärbatterie, die einen vollständig entladenen Zustand erreicht hat, die Positivelektrode ein typisches Metallfluorid und ein Übergangsmetall als das Positivelektrodenaktivmaterial enthält, die Negativelektrode ein typisches Metallfluorid als das Negativelektrodenaktivmaterial enthält, und das typische Metallfluorid in zumindest einem aus der Positivelektrode und der Negativelektrode vorhanden sein kann und in der elektrolytischen Lösung gelöst sein kann.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das typische Metallfluorid zumindest eines aus einem Alkalimetallfluorid und einem Erdalkalimetallfluorid ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Negativelektrodenaktivmaterial zumindest eines ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiF, NaF, KF, MgF2, CaF2, AlF₃, CsF, RbF und (CH₃)₄NF.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Anionenrezeptor ein Anionenrezeptor ist, der es einer elektrolytischen Lösung, die durch Auflösen von 0,05 Mol/l Lithiumfluorid (LiF) und 0,05 Mol/l des Anionenrezeptors in einem gemischten Lösungsmittel, das aus dem Mischen von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat in einem Volumenverhältnis von 50:50 resultiert, erhalten ist, ermöglicht, einen elektrischen Widerstand bei 25°C von 0,05 mS/cm oder mehr aufzuweisen.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Anionenrezeptor ein Anionenrezeptor ist, der es der Affinität FA zwischen dem Anionenrezeptor und einem Fluoridion, die durch die folgende mathematische Formel (1) dargestellt ist, in einer Acetonitrillösung, die den Anionenrezeptor und das Fluoridion enthält, 1,44 eV oder mehr zu werden: $FA = E (AR) + E (F^{-}) + E (AR \cdot R \cdot F^{-})$
in der mathematischen Formel (1), ist E(AR) die Energie des Anionenrezeptors in der Acetonitrillösung, ist E(F-) die Energie des Fluoridions in der Acetonitrillösung, und ist E(AR·F^-) die Energie eines Komplexes aus dem Anionenrezeptor und dem Fluoridion in der Acetonitrillösung.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Anionenrezeptor zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer organischen Borverbindung, einem Borsäureester, einem Thioborsäureester, einer Lewis-Säure, PF₅ und BF3 enthält.
Sekundärbatterie nach Anspruch 19, wobei die organische Borverbindung, Borsäureester bzw. Thioborsäureester jeweils eine organische Borverbindung, Borsäureester bzw. Thioborsäureester sind, die durch die folgende chemische Formel (I) dargestellt ist:
in der chemischen Formel (I), kann bzw. können L gleich oder unterschiedlich voneinander sein und jedes der L ist eine Einfachbindung, ein Sauerstoffatom (Etherbindung) oder ein Schwefelatom (Thioetherbindung), kann bzw. können R¹ gleich oder unterschiedlich voneinander sein, wenn L eine Einfachbindung ist, dann ist R¹, das an das L gebunden ist, ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Halogenatom, das sich von Fluor unterscheidet, oder eine organische Gruppe, wenn L ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom ist, dann ist R¹, das an L gebunden ist, ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Halogenatom, das sich von Fluor unterscheidet, eine organische Gruppe oder ein Metall, zumindest ein R¹ in der chemischen Formel (I) ist eine organische Gruppe, und wenn R¹ eine organische Gruppe ist, kann die organische Gruppe mit einer weiteren organischen Gruppe R¹ in dem selben Molekül oder in einem unterschiedlichen Molekül integriert sein.
Sekundärbatterie nach Anspruch 20, wobei in R¹ der chemischen Formel (I), die organische Gruppe zumindest ein Substituent ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer linearen oder verzweigten Alkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Heteroarylgruppe, einer aromatischen Gruppe und einer heterozyklischen Gruppe; und jeder der Substituenten kann weiter mit einem Substituenten oder mit einer Mehrzahl von Substituenten substituiert sein oder kann nicht substituiert sein.
Sekundärbatterie nach Anspruch 21, wobei die lineare oder verzweigte Alkylgruppe eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 24 ist, wobei die Arylgruppe zumindest eines aus einer Phenylgruppe und einer Naphthylgruppe ist, und wobei die Heteroarylgruppe zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Pyridylgruppe, einer Furylgruppe, einer Pyrrolylgruppe und einer Thienylgruppe ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 21 oder 22, wobei der weitere Substituent eine Fluorgruppe ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei alle Wasserstoffatome in der organischen Gruppe durch eine Fluorgruppe substituiert sind.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die organische Gruppe eine Gruppe ist, die durch Substituieren aller Wasserstoffatome in einer gesättigten Kohlenwasserstoffgruppe durch eine Fluorgruppe erhalten ist.
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei der Anionenrezeptor zumindest einer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Borverbindungen (1) bis (8) ist:
Sekundärbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Anionenrezeptor einen anorganischen Anionenrezeptor enthält.
Sekundärbatterie nach Anspruch 27, wobei der anorganische Anionenrezeptor zumindest einer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Lewis-Säure, PF₅ und BF₃ ist.