JP2012531714A

JP2012531714A - 高電圧電解質

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Publication number: JP2012531714A
Application number: JP2012517719A
Authority: JP
Inventors: マルドゥーンジョン; オールレッドゲイリー; ドッチェアンソニー
Original assignee: トヨタモーターエンジニアリングアンドマニュファクチャリングノースアメリカ，インコーポレイティド; シンソニクスコーポレイション
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN102598389B; CN102598389A; US8383276B2; US20110008680A1; JP5480376B2; WO2010151639A3; WO2010151639A2; US8159309B1

Abstract

式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選ばれ、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選ばれ、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶媒。

Description

本発明は、有機電解質溶媒、当該有機電解質溶媒を使用した有機電解質溶液、および当該電解質溶液を使用した電池に関する。

当該技術分野では、一般的に、充電可能なリチウムタイプの電池用の電解質として種々の有機溶媒を使用することが知られている。様々な電解質としては、カーボネート類および環状エステル類並びにエーテル類などの物質が挙げられる。しかしながら、これらの従来の有機溶媒は、電池の充放電サイクル中に分解する傾向がある。

さらに、従来の有機溶媒タイプの電解質は、高作動電圧、例えば４．０ボルト超で、機能不全になる傾向がある。かかる電解質は、高温で熱的に機能不全になる傾向もある。機能不全は、サイクル寿命の短縮、およびかかる電解質を使用した電池の安全性の低下をもたらすことがある。従って、当該技術分野では、高電圧および高温で安定である改良された電解質溶液が求められている。当該技術分野では、電解質溶液を含む電池のサイクル寿命および安全性を改善する改良された電解質溶液も求められている。

一側面において、式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶媒が開示される。

一側面において、式：Ｒ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶媒が開示される。

別の側面において、式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶液が開示される。

別の側面において、式：Ｒ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶液が開示される。

さらなる側面において、カソード、アノード、式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒を含む電解質溶液を含む電池であって、電解質溶液４．０ボルトを超える電圧で安定である電池が開示される。

さらなる側面において、カソード、アノード、式：Ｒ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒を含む電解質溶液を含む電池であって、電解質溶液が４．０ボルトを超える電圧で安定である電池が開示される。

一側面において、式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃またはＲ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒が開示される。当該有機電解質溶媒は、４．０ボルトを超える電圧で安定のまま存在する。別の側面において、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₃は、炭素数１〜５の線状アルキル、分岐アルキル、部分フッ素化アルキルおよび完全フッ素化アルキル基から選択される。好ましい一側面において、Ｒ₂およびＲ₃はメチル部分を含む場合がある。

別の側面において、式：Ｒ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒を含む有機電解質溶液が開示される。さらに、当該有機電解質溶液中に電解質塩が溶解していてもよく、電解質溶液は４．０ボルトを超える電圧で安定のまま存在する。所望の物質の電気化学的フッ素化（ＥＣＦ）または直接フッ素化により全フッ素置換類似体を合成できる。

様々な電解質塩として、当該技術分野で一般的に使用されているリチウム塩が挙げられる。一側面において、リチウム塩を、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ、Ｌｉ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ、ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ、ＬｉＢＰｈ₄ 、ＬｉＢＯＢ、およびＬｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）（ＣＦ₃ＣＯ）Ｎ、並びにそれらの組み合わせからなる群から選ぶことができる。有機電解質溶液は、０．５モル濃度〜３モル濃度の濃度で電解質塩を含むことができる。

有機電解質溶液は、固体電解質界面（ＳＥＩ）形成剤、カソード保護剤、塩安定剤、過充電保護剤、リチウム析出剤（lithium depositing additives）、サルベーションエンハンサー（salvation enhancers）、並びに腐食抑制剤および湿潤剤からなる群から選択される電解質添加剤を含んでもよい。

一側面において、ＳＥＩ形成剤は、以下でより詳しく説明するように、電池のアノードの表面上のＳＥＩ層の形成を改善するために使用できる。一側面において、ＳＥＩ形成剤は、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、アリルエチルカーボネート、ビニルアセテート、ジビニルアジペート、アクリル酸ニトリル、２−ビニルピリジン、無水マレイン酸、マレイミド、メチルシンナメート、ホスホネート、ビニル含有シラン系化合物、各分子中に２個の二重結合を含むフラン誘導体、硫黄系化合物、例えばＳＯ₂、ポリスルフィド、環状アルキルサルファイト、アリールサルファイトなど、ニトレート、ニトリット、ハロゲン化エチレンカーボネート、ハロゲン化ラクトン、メチルクロロホルメート、カルボキシルフェノール、芳香族エステル、酸無水物、スクシンイミド、Ｎ−ベンジルオキシカルボニルオキシスクシンイミド、芳香族イソシアネート、Ｂ₂Ｏ₃、有機ボレート、ボロキシン化合物、リチウム塩系ホウ素化合物、ハロゲン化有機化合物、ポリジメチルシロキサン、シラン類、トリス（ペンタフルオロフェニル）ホウ素、およびアルカリ金属塩からなる群から選択できる。

カソード保護剤が有機電解質溶液中に含まれてもよい。カソード保護剤は、アミン系有機塩基、例えばブチルアミン、カルボジイミド系化合物、例えばＮ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノトリメチルシランなどからなる群から選択できる。

種々の塩安定剤を有機電解質溶液中に使用でき、ＬｉＦ、ルイス塩基、例えばトリス（２，２，２−トリフルオロエチル）ホスフェートなど、アミド系化合物、例えば１−メチル−２−ピロリドンなど、フッ素化カルバメートおよびヘキサメチルホスホラミドなどからなる群から選択できる。

さらに、過充電保護剤が有機電解質溶液中に含まれてもよい。一側面において、過充電保護剤は、メタロセン、テトラシアノエチレン、テトラメチルフェニレンジアミン、両方のＮ原子上に２−ヒドロキシプロピルまたはエチル置換基を有するジヒドロフェナジン誘導体、置換された芳香族または複素環式化合物およびそれらのアルカリ金属塩、アニソール系化合物、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−１，４−ジメトキシベンゼン、モノメトキシベンゼン類化合物、ヘキサエチルベンゼン、ビピリジルまたはビフェニルカーボネート、ジフルオロアニソール、Ｓ−またはＮ−含有複素環式芳香族化合物、例えばチアントレン、および２，７−ジアセチルチアントレンなど、フェノチアジン系化合物、フルオロドデカホウ酸リチウム、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、２，２−ジフェニルプロパン、フェニル−ｔｅｒｔ−ブチルカーボネート、フェニル−Ｒ−フェニル化合物、３−チオフェネアセトニトリル、複素環式化合物、例えばフラン、チオフェン、およびＮ−メチルピロール、３，４−エチレンジオキシチオフェン、並びにＬｉＢＯＢからなる群から選択できる。

種々のリチウム析出剤が有機電解質溶液中に含まれてもよい。リチウム析出剤は、ＳＯ₂ 化合物、ポリスルフィド、水、２−メチルテトラヒドロフラン、２−メチルチオフェン、ニトロメタン、長アルキル鎖を有するテトラアルキルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、ペルフルオロオクタンスルホネートのリチウムおよびテトラエチルアンモニウム塩、ペルフルオロポリエーテル、ニトリルスクロース、ニトリルセルロース、ＡｌＩ₃ 、ＳｎＩ、ＨＦ、およびフルオロエチレンカーボネートからなる群から選択できる。

サルベーションエンハンサーが有機電解質溶液中に含まれてもよい。種々のサルベーションエンハンサーとして、ボレート類、ボラン類およびボロール化合物が挙げられる。

さらに、腐食抑制剤および湿潤剤が有機電解質溶液中に含まれてもよい。種々の腐食抑制剤および湿潤剤として、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＯＤＦＢ、イオンおよび非イオン界面活性剤、シクロヘキサン、トリアルキルホスフェート、高い分子量を有する線状エステル、例えばメチルデカノエートおよびドデシルアセテート、第３級カルボン酸、並びにＰ₂Ｏ₅が挙げられる。

さらに、他の溶媒が有機電解質溶液中に含まれてもよい。さらなる溶媒として、有機カーボネート、イオン性液体、シラン類およびスルホン類が挙げられる。

別の側面において、有機電解質溶液を含むリチウム電池を記載する。一般的に、電池は、正極および負極並びにセパレーター材および有機電解質溶液を含むことができる。リチウム電池、例えばリチウム二次電池、リチウムイオン電池およびリチウムイオンポリマー電池やリチウム一次電池などの種々のタイプの電池が、上記有機電解質溶液を利用できる。

一側面において、カソードは、リチウム塩の種々のカチオンの吸収および放出が起こりうるようにするための活物質を含んでもよい。一側面において、活物質は、カチオンを含むことがある。例えば、リチウムイオンの移動により充電および放電される電池、例えばリチウムイオン二次電池において、リチウムと遷移金属を含む種々のリチウム複合材料酸化物を使用できる。種々の例としては、一般式ＬｉＭＯ₂ （式中、Ｍはいかなる金属元素または金属元素の組み合わせであってもよく、例えばコバルト、アルミニウム、クロム、マンガン、ニッケル、鉄、バナジウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、ストロンチウム、ランタンおよびセシウムなどであることができる）により表される複合材料酸化物が挙げられる。さらに、活物質は、化学式ＬｉＭｎ₂Ｏ₄により表される物質または一般式ＬｉＭＰＯ₄（式中、Ｍはいかなる金属元素または金属元素の組み合わせであってもよく、例えばコバルト、アルミニウム、クロム、マンガン、ニッケル、鉄、バナジウム、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、ストロンチウム、ランタンおよびセシウムなどであることができる）により表される物質から作られたものであることができる。開示する電池の正極は、金属または別の導電性元素を含む導電性部材上に保持することのできるいかなる活物質を含んでもよい。種々の導電性部材としては、棒状、板状または箔状体や、メッシュまたは他のタイプの構造体が挙げられる。上記活物質および電子伝導性材料に加えて、種々の他の物質、例えばバインダーなどが含まれてもよい。種々のバインダーとして、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルジアミンフルオリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルジアミンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、スチレンブタジエンゴムおよび種々の他の物質を使用できる。

負極またはアノードは、上記カチオンの吸収および放出が起こりうるようにするための活物質を含んでもよい。種々の負極活物質として、アモルファス構造および／またはグラファイト構造を有する炭素材料が挙げられる。例えば、リチウム電池において通常使用されている種々の活物質として、天然グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、高配向熱分解グラファイト、ハードカーボンおよびソフトカーボン、並びにさらなる材料が挙げられる。さらに、負極の電位を保つことができる種々の他の活物質、例えばチタン酸リチウムも使用できる、さらに、リチウムと合金を形成することのできる元素、例えば、錫、ケイ素、アンチモン、ビスマス、銀、亜鉛、アルミニウム、鉛、ゲルマニウム、ヒ素、および上記元素を含む複合材料を負極活物質として使用できる。正極のように、負極は、金属などを含む導電性部材上に保持される活物質を含んでもよい。板状、棒状、箔状、および他のタイプの構造体などの種々の構造体を使用できる。電池の負極を形成するために、上記のカソードのように、バインダー材を活物質および他の添加剤、例えば可塑剤その他の添加剤と混合することができる。

電池は上記のとおりの電解質溶液も含む。電解質溶液は、式：Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃またはＲ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）により表される化合物を含む有機電解質溶媒と、有機電解質中に溶解した電解質とを含むことができ、電池は含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である。

Ｎ−メトキシ−Ｎ−メチル−メタンスルホンアミドの調製：
ドライアイス／液体窒素浴、機械的攪拌機、乾燥窒素ガス入口、温度計、滴下漏斗およびバブラーを備えた３つ口１．０リットル丸底フラスコ（ＲＢＦ）に、メタンスルホニルクロリド（２５ｇ、０．２１８Ｍ）、Ｎ，Ｏ−ジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩（２２．３５ｇ、０．２２９Ｍ）および無水ジクロロメタン（２００ｍＬ）を入れた。この系を窒素でフラッシュし、次に０℃に冷却した。この温度で撹拌しながら、無水トリメチルアミン（３．００当量）を滴下添加し、得られた反応混合物を撹拌し、室温まで温まるままにし、一晩撹拌した。反応混合物を０℃に冷却し、濾過して固形物（トリエチルアミン塩酸塩）を除去し、ロータリーエバポレーターにより溶媒を除去した。反応混合物をセライトの短いパッドに通して精製し、エーテルにより溶離させ、その後にエーテルを除去した。反応混合物を高真空下で一晩引いて純粋な生成物を得た。

本発明の好ましい態様を特定の用語、装置および方法を使用して説明したが、かかる説明は例示だけを目的とするものである。使用した単語は限定というよりもむしろ説明のための単語である。特許請求の範囲に記載した本発明の精神および範囲から離れずに当業者は種々の変化および変更をなすことができることが当然に理解されるべきである。さらに、種々の態様の側面は、全体的にまたは部分的に交換できることが理解されるべきである。従って、特許請求の範囲に記載の精神および範囲は、そこに含まれる好ましい態様の記載に限定されるべきではない。

Claims

式：
Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃またはＲ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃
（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）
により表される化合物を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である有機電解質溶媒。
Ｒ₁、Ｒ₂、およびＲ₃が、炭素数１〜５の線状アルキル、分岐アルキル、部分フッ素化アルキルおよび完全フッ素化アルキル基から選択される、請求項１に記載の有機電解質溶媒。
Ｒ₂がメチル部分を含む、請求項１に記載の有機電解質溶媒。
Ｒ₃がメチル部分を含む、請求項１に記載の有機電解質溶媒。
式：
Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃またはＲ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃
（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）
により表される化合物を含む有機電解質溶媒と、
前記有機電解質溶媒中に溶解された電解質塩と、
を含み、４．０ボルトを超える電圧で安定である、有機電解質溶液。
有機カーボネートと、イオン性液体と、シラン類およびスルホン類から選択されたさらなる溶媒を含む、請求項５に記載の有機電解質溶液。
Ｒ₁が電気化学フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項５に記載の有機電解質溶液。
Ｒ₁が直接フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項５に記載の有機電解質溶液。
前記電解質塩が、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ、Ｌｉ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ、ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ、ＬｉＢＰｈ₄ 、ＬｉＢＯＢ、およびＬｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）（ＣＦ₃ＣＯ）Ｎ、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項５に記載の有機電解質溶液。
前記電解質塩溶液の濃度が０．５Ｍ〜３．０Ｍである、請求項９に記載の有機電解質溶液。
ＳＥＩ形成剤、カソード保護剤、塩安定剤、過充電保護剤、リチウム析出剤、サルベーションエンハンサー、腐食抑制剤、および湿潤剤からなる群から選択される電解質添加剤を含む、請求項５に記載の有機電解質溶液。
ＳＥＩ形成剤が、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、アリルエチルカーボネート、ビニルアセテート、ジビニルアジペート、アクリル酸ニトリル、２-ビニルピリジン、無水マレイン酸、マレイミド、メチルシンナメート、ホスホネート、ビニル含有シラン系化合物、各分子中に２個の二重結合を含むフラン誘導体、硫黄系化合物、例えばＳＯ₂、ポリスルフィド、環状アルキルサルファイト、アリールサルファイトなど、ニトレート、ニトリット、ハロゲン化エチレンカーボネート、ハロゲン化ラクトン、メチルクロロホルメート、カルボキシルフェノール、芳香族エステル、酸無水物、スクシンイミド、Ｎ−ベンジルオキシカルボニルオキシスクシンイミド、芳香族イソシアネート、Ｂ₂Ｏ₃、有機ボレート、ボロキシン化合物、リチウム塩系ホウ素化合物、ハロゲン化有機化合物、ポリジメチルシロキサン、シラン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ホウ素、およびアルカリ金属塩からなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
カソード保護剤が、アミン系有機塩基、例えばブチルアミン、カルボジイミド系化合物、例えばＮ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノトリメチルシランなどからなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
塩安定剤が、ＬｉＦ、ルイス塩基、例えばトリス（２，２，２−トリフルオロエチル）ホスフェートなど、アミド系化合物、例えば１−メチル−２−ピロリドンなど、フッ素化カルバメートおよびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
過充電保護剤が、メタロセン、テトラシアノエチレン、テトラメチルフェニレンジアミン、両方のＮ原子上に２−ヒドロキシプロピルまたはエチル置換基を有するジヒドロフェナジン誘導体、置換された芳香族または複素環式化合物およびそれらのアルカリ金属塩、アニソール系化合物、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−１，４−ジメトキシベンゼン、モノメトキシベンゼン類化合物、ヘキサエチルベンゼン、ビピリジルまたはビフェニルカーボネート、ジフルオロアニソール、Ｓ−またはＮ−含有複素環式芳香族化合物、例えばチアントレン、および２，７−ジアセチルチアントレンなど、フェノチアジン系化合物、フルオロドデカホウ酸リチウム、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、２，２−ジフェニルプロパン、フェニル−ｔｅｒｔ−ブチルカーボネート、フェニル−Ｒ−フェニル化合物、３−チオフェネアセトニトリル、複素環式化合物、例えばフラン、チオフェン、およびＮ−メチルピロール、３，４−エチレンジオキシチオフェン、並びにＬｉＢＯＢからなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
リチウム析出剤が、ＳＯ₂化合物、ポリスルフィド、水、２−メチルテトラヒドロフラン、２−メチルチオフェン、ニトロメタン、長アルキル鎖を有するテトラアルキルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、ペルフルオロオクタンスルホネートのリチウムおよびテトラエチルアンモニウム塩、ペルフルオロポリエーテル、ニトリルスクロース、ニトリルセルロース、ＡｌＩ₃ 、ＳｎＩ、ＨＦ、およびフルオロエチレンカーボネートからなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
サルベーションエンハンサーが、ボレート類、ボラン類およびボロール化合物からなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
腐食抑制剤および湿潤剤が、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＯＤＦＢ、イオンおよび非イオン界面活性剤、シクロヘキサン、トリアルキルホスフェート、高い分子量を有する線状エステル、例えばメチルデカノエートおよびドデシルアセテート、第３級カルボン酸、並びにＰ₂Ｏ₅からなる群から選択される、請求項１１に記載の有機電解質溶液。
カソード、
アノード、
式：
Ｒ₁−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃またはＲ₁Ｏ−ＳＯ₂−ＮＲ₂−ＯＲ₃
（式中、Ｒ₁はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、並びにそれらの置換誘導体および全フッ素置換類似体から選択され、Ｒ₂はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択され、Ｒ₃はアルカン、アルケン、アルキン、アリール、およびそれらの置換誘導体から選択される）
により表される化合物を含む有機電解質溶媒と、
有機電解質中に溶解した電解質塩を含み、
４．０ボルトを超える電圧で安定である電池。
さらなる溶媒が有機カーボネート、イオン性液体、シラン類およびスルホン類から選択される、請求項１９に記載の電池。
Ｒ₁ が電気化学フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項１９に記載の電池。
Ｒ１が直接フッ素化により合成された全フッ素置換類似体である、請求項１９に記載の電池。
前記電解質塩が、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ、Ｌｉ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ、ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃ 、Ｌｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ、ＬｉＢＰｈ₄ 、ＬｉＢＯＢ、およびＬｉ（ＣＦ₃ＳＯ₂）（ＣＦ₃ＣＯ）Ｎ、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１９に記載の電池。
前記電解質塩溶液の濃度が０．５Ｍ〜３．０Ｍである、請求項１９に記載の電池。
ＳＥＩ形成剤、カソード保護剤、塩安定剤、過充電保護剤、リチウム析出剤、サルベーションエンハンサー、腐食抑制剤、および湿潤剤からなる群から選択される電解質添加剤を含む、請求項１９に記載の電池。
Ｒ₁ 、Ｒ₂ およびＲ₃ が、炭素数１〜５の線状アルキル、分岐アルキル、部分フッ素化アルキルおよび完全フッ素化アルキル基から選択される、請求項１９に記載の電池。