JP2009259472A5

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Publication number: JP2009259472A5
Application number: JP2008104590A
Authority: JP
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2028-04-14

Claims

正極および負極と共に電解液を備え、
前記電解液は、化１で表されるニトリル化合物のうちの少なくとも１種を含有する溶媒を含む、二次電池。

（Ｒはｚ価の有機基であり、Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、あるいは−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）₂−であり、ｚは１以上の整数である。ただし、ＸはＲ中の炭素原子に結合している。）
前記化１に示したニトリル化合物は、化２〜化４で表される化合物である、請求項１記載の二次電池。

（Ｒ１は１価の有機基であり、Ｘ１は−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、あるいは−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）₂−である。ただし、Ｘ１はＲ１中の炭素原子に結合している。）

（Ｒ２は２価の有機基であり、Ｘ２は−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、あるいは−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）₂−である。ただし、Ｘ２はＲ２中の炭素原子に結合している。）

（Ｒ３は（ｚ１＋ｚ２）価の有機基であり、Ｘ３およびＸ４は−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、あるいは−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）₂−であり、ｚ１およびｚ２は１以上の整数である。ただし、Ｘ３およびＸ４は異なる種類であり、それらはＲ３中の炭素原子に結合している。）
前記化２中のＲ１は、炭素数１以上１０以下のアルキル基、アリール基、炭素数１以上１０以下のハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アリール基、あるいはそれらの誘導体である、請求項２記載の二次電池。
前記化３中のＲ２は、炭素数１以上３以下のアルキレン基、あるいは炭素数１以上３以下のハロゲン化アルキレン基である、請求項２記載の二次電池。
前記溶媒中における前記化１に示したニトリル化合物の含有量は、０．０１重量％以上１０重量％以下である、請求項１記載の二次電池。
前記溶媒は、化５で表されるハロゲンを有する鎖状炭酸エステル、化６で表されるハロゲンを有する環状炭酸エステル、化７〜化９で表される不飽和結合を有する環状炭酸エステル、スルトンおよび酸無水物のうちの少なくとも１種を含有する、請求項１記載の二次電池。

（Ｒ１１〜Ｒ１６は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。）

（Ｒ１７〜Ｒ２０は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。）

（Ｒ２１およびＲ２２は水素基あるいはアルキル基である。）

（Ｒ２３〜Ｒ２６は水素基、アルキル基、ビニル基あるいはアリル基であり、それらのうちの少なくとも１つはビニル基あるいはアリル基である。）

（Ｒ２７はアルキレン基である。）
前記化５に示したハロゲンを有する鎖状炭酸エステルは、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ジフルオロメチルメチルあるいは炭酸ビス（フルオロメチル）であり、前記化６に示したハロゲンを有する環状炭酸エステルは、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンあるいは４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンであり、前記化７に示した不飽和結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸ビニレンであり、前記化８に示した不飽和結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸ビニルエチレンであり、前記化９に示した不飽和結合を有する環状炭酸エステルは、炭酸メチレンエチレンである、請求項６記載の二次電池。
前記電解液は、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウムおよび化１０〜化１５で表される化合物からなる群のうちの少なくとも１種を含有する電解質塩を含む、請求項１記載の二次電池。

（Ｘ３１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素、またはアルミニウム（Ａｌ）である。Ｍ３１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｒ３１はハロゲン基である。Ｙ３１は−（Ｏ＝）Ｃ−Ｒ３２−Ｃ（＝Ｏ）−、−（Ｏ＝）Ｃ−Ｃ（Ｒ３３） ₂ −あるいは−（Ｏ＝）Ｃ−Ｃ（＝Ｏ）−である。ただし、Ｒ３２はアルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基あるいはハロゲン化アリーレン基である。Ｒ３３はアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基である。なお、ａ３は１〜４の整数であり、ｂ３は０、２あるいは４であり、ｃ３、ｄ３、ｍ３およびｎ３は１〜３の整数である。）

（Ｘ４１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素である。Ｍ４１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｙ４１は−（Ｏ＝）Ｃ−（Ｃ（Ｒ４１） ₂ ） _b4 −Ｃ（＝Ｏ）−、−（Ｒ４３） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ４２） ₂ ） _c4 −Ｃ（＝Ｏ）−、−（Ｒ４３） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ４２） ₂ ） _c4 −Ｃ（Ｒ４３） ₂ −、−（Ｒ４３） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ４２） ₂ ） _c4 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −、−（Ｏ＝） ₂ Ｓ−（Ｃ（Ｒ４２） ₂ ） _d4 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −あるいは−（Ｏ＝）Ｃ−（Ｃ（Ｒ４２） ₂ ） _d4 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −である。ただし、Ｒ４１およびＲ４３は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それぞれのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。Ｒ４２は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、ａ４、ｅ４およびｎ４は１あるいは２であり、ｂ４およびｄ４は１〜４の整数であり、ｃ４は０〜４の整数であり、ｆ４およびｍ４は１〜３の整数である。）

（Ｘ５１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素である。Ｍ５１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｒｆはフッ素化アルキル基あるいはフッ素化アリール基であり、いずれの炭素数も１〜１０である。Ｙ５１は−（Ｏ＝）Ｃ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _d5 −Ｃ（＝Ｏ）−、−（Ｒ５２） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _d5 −Ｃ（＝Ｏ）−、−（Ｒ５２） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _d5 −Ｃ（Ｒ５２） ₂ −、−（Ｒ５２） ₂ Ｃ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _d5 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −、−（Ｏ＝） ₂ Ｓ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _e5 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −あるいは−（Ｏ＝）Ｃ−（Ｃ（Ｒ５１） ₂ ） _e5 −Ｓ（＝Ｏ） ₂ −である。ただし、Ｒ５１は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。Ｒ５２は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、そのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、ａ５、ｆ５およびｎ５は１あるいは２であり、ｂ５、ｃ５およびｅ５は１〜４の整数であり、ｄ５は０〜４の整数であり、ｇ５およびｍ５は１〜３の整数である。）

（ｍおよびｎは１以上の整数である。）

（Ｒ６１は炭素数２以上４以下の直鎖状あるいは分岐状のパーフルオロアルキレン基である。）

（ｐ、ｑおよびｒは１以上の整数である。）
前記化１０に示した化合物は、化１６の（１）〜（６）で表される化合物であり、前記化１１に示した化合物は、化１７の（１）〜（８）で表される化合物であり、前記化１２に示した化合物は、化１８で表される化合物である、請求項８記載の二次電池。
前記負極は、炭素材料、リチウム金属（Ｌｉ）、あるいはリチウムを吸蔵および放出することが可能であると共に金属元素および半金族元素のうちの少なくとも１種を有する材料、を含有する負極活物質を含む、請求項１記載の二次電池。
前記負極は、ケイ素（Ｓｉ）の単体、合金および化合物、ならびにスズ（Ｓｎ）の単体、合金および化合物からなる群のうちの少なくとも１種、を含有する負極活物質を含む、請求項１記載の二次電池。
前記負極は、負極集電体上に、負極活物質を含む負極活物質層を有し、前記負極活物質層は、気相法、液相法および焼成法からなる群のうち少なくとも１種の方法によって形成されている、請求項１記載の二次電池。
化１９で表されるニトリル化合物のうちの少なくとも１種を含有する溶媒を含む、二次電池用電解液。

（Ｒはｚ価の有機基であり、Ｘは−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−、−Ｓ（＝Ｏ）₂−、あるいは−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）₂−であり、ｚは１以上の整数である。ただし、ＸはＲ中の炭素原子に結合している。）
請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１項に記載された二次電池を備えた、電子機器。