JP2017512819A - リチウムイオン二次電池の電解質用添加剤としての反応性イオン液体の使用方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、式（Ｉ）【化１】（式中、Ｘは、Ｎ、又はＰであり、−ＳＯ３−は、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）２−、又は−Ｓ（Ｏ）２−Ｏ−であり、ｎ及びＲ１〜Ｒ５は下記に定義する）の化合物、及び、電解質組成物用添加剤として、特に、リチウム電池用電解質組成物に該化合物を使用する方法に関する。

Description

本発明は、式（Ｉ）

（式中、Ｘは、Ｎ、又はＰであり、−ＳＯ_３−は、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−、又は−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−であり、ｎ及びＲ^１〜Ｒ^５は下記に定義する）の化合物、及び、該化合物を電解質組成物用添加剤として、特に、リチウム電池用電解質組成物に使用する方法に関する。

電気エネルギーを蓄えることは、依然として関心の高いテーマである。電気エネルギーを効率的に貯蔵しておくと、有利な場合には、電気エネルギーを発生させ、必要な場合には、電気エネルギーを使用することが可能になる。この目的には、二次電気化学セルがよく適している。再充電することができるからである。中でも、リチウム二次電池はエネルギー貯蔵のために特に重要である。その理由は、リチウムの原子量が小さく、かつ、リチウムのイオン化エネルギーが大きいことに起因して、リチウム二次電池が高いエネルギー密度をもたらすものだからである。リチウム二次電池は、携帯電話、ラップトップコンピュータ、ミニカメラなど多くの携帯用電子機器の電源として広範に使用されるようになってきている。

リチウムイオン電池のようなリチウム二次電池では、有機カーボネート類、エーテル類、エステル類及びイオン液体が、十分に極性のある溶媒として使用されている。当技術分野のリチウムイオン電池は、大部分の状態では、単一の溶媒ではなく、異なる有機非プロトン性溶媒の混合溶媒を含んで構成されている。

リチウムイオン電池の充放電時には、各種の反応が、さまざまなセル電位で起こるものである。リチウムイオン電池の最初の充電プロセス中、通常、被膜がアノード上に形成することが知られている。この被膜は、多くの場合、固体電解質界面(solid electrolyte interface)（ＳＥＩ）と呼ばれている。ＳＥＩは、リチウムイオンに対して透過性であり、また、電解質がアノードと直接接触しないように、また、その逆の場合にも、電解質を保護する。ＳＥＩの形成は、特に、当該アノード活物質が黒鉛（グラファイト）のような炭素質材料である場合、アノードの表面上で起こる、溶剤、例えばカーボネート類、エステル類及びエーテル類、並びに導電性(conductive)塩のような、電解質組成物成分の還元分解に起因している。カソードからの一定量のリチウムは、不可逆的にＳＥＩ形成に消費され、代替することができない。ＳＥＩの構造及び特性は、アノード上で還元により容易に分解するとともにアノード表面上に被膜を形成する適切な化合物を添加することによって著しく影響を受ける可能性がある。また、こうすることにより、不可逆的に消費されるリチウムの量を削減することができる。ＳＥＩは、電気化学装置又は電気光学装置デバイスのサイクル安定性、カレンダー老化(calendar ageing)、及び耐久性（高電流抵抗）に大きな影響を与えるものである。ＳＥＩ形成用の添加剤としてよく知られているものに、例えば、ビニレンカーボネートがある。

また、カチオン中に反応性基を含有するある種のイオン液体を、リチウム電池用の被膜形成添加剤として使用できることが知られている。このような反応性イオン液体と、電気化学セルにおける被膜形成添加剤としてのその使用については、例えば、ＷＯ２００９／１３２７４０Ａ２に記載されている。ＷＯ２００９／１３２７４０Ａ２に記載のイオン液体は、カーボネート、エステル及びＣ−Ｃ二重結合から選択される官能基によって中断されたアルキル基を、又はここで該アルキル基がＣＮにより置換されたものを有するカチオンをベースとしている。一方、アニオンは、混合フルオロアルキル／フルオロホスフェート、フルオロアルキルスルホネート、及びビス（フルオロアルキルスルホン）イミドのような様々な大きなアニオンから選択されている。

ＷＯ２０１３／０２６８５４Ａ１には、被膜形成添加剤として適したイオン液体が記載されている。このイオン液体のカチオンはＳＯ_３−基を含有するアルキル基を含み、かつ、当該アルキル基は更に二重結合及びエーテル結合によって中断されていてもよいとされている。また、アニオンは、上記ＷＯ２００９／１３２７４０Ａ２の反応性イオン液体のように、混合フルオロアルキル／フルオロホスフェート、フルオロアルキルスルホネート、及びビス（フルオロアルキルスルホン）イミドのような様々な大量のアニオンから選択されている。

二次電池の寿命を延ばす必要性、並びに、二次電気化学セルの長期寿命、サイクル安定性及び高温安定性をもたらす電解質添加剤に対する需要が、依然として存在している。

ＷＯ２００９／１３２７４０ ＷＯ２０１３／０２６８５４

本発明の目的は、電気化学及び電気光学装置類の寿命、サイクル安定性及び高温安定性を改善することができる、電気化学的用途の更なる添加剤を、特に、リチウム電池及びリチウムイオン電池のようなリチウム二次電池用の更なる添加剤を提供することであった。

上記目的は、式（Ｉ）の化合物によって達成される。

式中、
Ｘは、Ｎ、又はＰであり、
−ＳＯ_３−は、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−、又は−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−であり、
Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、互いに独立して、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｘ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい；
あるいは、Ｒ^１及びＲ^２は、結合したものであって、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員又は６員の複素環を形成する、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレン（ｍ＝４又は５）から選択されるものであり、ここで、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＨがＦ、及び、任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０アルキルから選択された１種以上の置換基で置換されていてもよく、かつ、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、Ｓ、又はＮＲ’で置き換わっていてもよい；
Ｒ’は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい；
ｎは１〜８の整数であり、ここで、Ｘ原子又はＳＯ_３基に直接結合していない、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の１つ以上のＣＨ_２基はＯで置き換わっていてもよく、かつ、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の隣接する２つのＣＨ_２基がＣ−Ｃ二重結合又はＣ−Ｃ三重結合で置き換わっていてもよい；
Ｒ^４は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい；
Ｒ^５は、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルがシクロプロピル及び１，２−エポキシエチルから選択される基で置換されていてもよく、かつ、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、ＳＯ_３及びＮＲ’’から選択される１種以上の基で置き換わっていてもよい；及び
Ｒ’’は、１，２−エポキシエチル、シクロプロピル、及びスルホネートから選択される１種以上の基によって置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。

また、上記の課題は、電解質組成物中の添加剤として、式（Ｉ）で表わされる、少なくとも１種の化合物を使用することによって、また、式（Ｉ）で表わされる、少なくとも１種の化合物を含有する電気化学組成物によって、さらにまた、式（Ｉ）で表わされる、少なくとも１種の化合物を含む電気化学又は電気光学装置によって、解決することができる。

一般式（Ｉ）の化合物は、カチオンにＳ０_３基が存在することから、反応性イオン液体とも呼ばれる。該化合物は還元電位が高く、その故、電気化学又は電気光学装置で用いる被膜形成添加剤に適合するものであることを示している。本発明の式（Ｉ）の化合物はＰＦ_６ ⁻のようなアニオンを含んでいない。かかるアニオンは水の存在下で分解を受けやすく、それによって有害なＨＦを生成するものである。

式（Ｉ）の化合物を含有する電解質組成物を具備するリチウムイオン二次電池は、高温で良好な保存性を示すものである。

本明細書で使用する用語「Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル」は、１つの自由原子価を有し、かつ、炭素数１〜２０の直鎖又は分枝鎖の飽和炭化水素基を意味し、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソ−ペンチル、２，２−ジメチルプロピル、ｎ−ヘキシル、イソ−ヘキシル、２−エチルヘキシル、ｎ−ヘプチル、イソ−ヘプチル、ｎ−オクチル、イソ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシルなどが挙げられる。好ましいのはＣ_１〜Ｃ_１０アルキル基であり、より好ましいのはＣ_１〜Ｃ_６アルキル基であり、さらにより好ましいのはＣ_１〜Ｃ_４アルキル基であり、最も好ましいのはメチル、エチル、及び１−及び２−プロピルである。

本明細書で使用する用語「Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル」は、１つの自由原子価を有し、かつ、炭素数２〜２０の不飽和の直鎖又は分枝鎖の炭化水素基を意味する。不飽和とは、アルケニル基が少なくとも１つのＣ−Ｃ二重結合を含有することを意味する。Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニルとしては、例えば、エテニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ｎ−ブテニル、２−ｎ−ブテニル、イソ−ブテニル、１−ペンテニル、１−ヘキセニル、１−ヘプテニル、１−オクテニル、１−ノネニル、１−デセニルなどが挙げられる。好ましいのはＣ_２〜Ｃ_１０アルケニル基であり、より好ましいのはＣ_２〜Ｃ_６アルケニル基であり、さらにより好ましいのはＣ_２〜Ｃ_４アルケニル基であり、特には、エテニル及び１−プロペン−３−イル（アリル）が好ましい。

本明細書で使用する用語「Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル」は、１つの自由原子価を有し、かつ、炭素数２〜２０の不飽和の直鎖又は分枝鎖の炭化水素基を意味する。なお、当該炭化水素基は少なくとも１つのＣ−Ｃ三重結合を有する。Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニルとしては、例えば、エチニル、１−プロピニル、２−プロピニル、１−ｎ−ブチニル、２−ｎ−ブチニル、イソ−ブチニル、１−ペンチニル、１−ヘキシニル、−ヘプチニル、１−オクチニル、１−ノニニル、１−デシニルなどが挙げられる。好ましいのはＣ_２〜Ｃ_１０アルキニル基であり、より好ましいのはＣ_２〜Ｃ_６アルキニル基であり、さらにより好ましいのはＣ_２〜Ｃ_４アルキニル基であり、特には、エチニル及び１−プロピン−３−イル（プロパルギル）が好ましい。

本明細書で使用する用語「Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール」は、１つの自由原子価を有する、芳香族６〜１２員の炭化水素環又は縮合環を意味する。Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール基の例としては、フェニル及びナフチルが挙げられる。好ましいのは、フェニルである。

本明細書で使用する用語「Ｃ_７〜Ｃ_２４アラルキル」は、１つ又はそれ以上のＣ_１〜Ｃ_６アルキル基で置換された、芳香族６〜１２員の芳香族炭化水素環又は縮合芳香族環を意味する。Ｃ_７〜Ｃ_２４アラルキル基は、合計７〜２４個のＣ原子を含有しており、１つの自由原子価を有する。自由原子価は、芳香族環に、又は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基に位置してもよい。すなわち、Ｃ_７〜Ｃ_２４アラルキル基は、アラルキル基の芳香族部分を介して、又はアラルキル基のアルキル部分を介して結合することができる。Ｃ_７〜Ｃ_２４アラルキルの例としては、メチルフェニル、１，２−ジメチルフェニル、１，３−ジメチルフェニル、１，４−ジメチルフェニル、エチルフェニル、２−プロピルフェニルなどが挙げられる。

本明細書で使用する用語「シクロプロピレン」は、隣接する２つのＣ原子に２つの自由原子価を有するシクロプロパン分子から誘導される基、すなわち、

を意味する。

本明細書で使用する用語「１，２−エポキシエチル」は、１つの自由原子価を有するオキシラン環、すなわち、

を意味する。

本明細書で使用する用語「１，２−エポキシエチレン」は、隣接する２つのＣ原子に２つの自由原子価を有するオキシラン環、すなわち、

を意味する。

本明細書中で使用する用語「少なくとも１つのエポキシを含有する（している）」とは、少なくとも１つの１，２−エポキシ基が含有されることを意味する。オキシラニル及びオキシラン−１，２−ジイルは、双方とも、１，２−エポキシ基を含有している。

本明細書で使用する用語「スルホネート」は、基−Ｓ（Ｏ）_２Ｏ−Ｒ'''を意味し、ここで、Ｒ'''は、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、好ましくはＣ_１〜Ｃ_６アルキル、より好ましくはＣ_１〜Ｃ_４アルキルから選択される。

式（Ｉ）の化合物について、以下に詳細に記載する。

ＸはＮ、又はＰであり、好ましくは、ＸはＮである。

−ＳＯ_３−は、Ｓ（Ｏ）_２Ｏ−、及び−ＯＳ（Ｏ）_２−であり、好ましくは、−ＳＯ_３−は−ＯＳ（Ｏ）_２−である。

式（Ｉ）の化合物のカチオンは−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖を含有しており、式中、ｎは１〜８の整数であり、すなわち、ｎは１、２、３、４、５、６、７又は８であり、好ましくは、ｎは１、２、３又は４である。Ｘ原子又はＳＯ_３基に直接結合していない、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の１つ又はそれ以上のＣＨ_２基がＯで置き換わっていてもよく、また、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の隣接する２つのＣＨ_２基がＣ−Ｃ二重結合又はＣ−Ｃ三重結合で置き換わっていてもよく、すなわち、−（ＣＨ_２）−（ＣＨ_２）−基が−（ＣＨ）＝（ＣＨ）−基、又は−（Ｃ）≡（Ｃ）−基で置換されていてもよい。
Ｒ^１及びＲ^２は、互いに独立して、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｘ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよく、好ましくは、Ｘ原子は、Ｏ、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。あるいは、Ｒ_１及びＲ_２は、結合したものであって、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員又は６員の複素環を形成する、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレン（ｍ＝４又は５）から共に選択されるものであり、ここで、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＨがＦ、及び、任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０アルキルから選択される１種以上の置換基で置換されていてもよく、かつ、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、Ｓ、又はＮＲ’で置き換わっていてもよい。

Ｒ^１及びＲ^２が結合していない場合には、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに独立して、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択されるのが好ましく、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４アラルキルから選択され、最も好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキニルから選択され、ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール及びアラルキルが、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよく、また、Ｘ基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。

Ｒ^１及びＲ^２が結合したものである場合には、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員の複素環を形成する、−（ＣＨ_２）_４−アルキレンから共に選択されるものであり、ここで、−（ＣＨ_２）_４−アルキレンの１つ以上のＨが、Ｆ、及び、任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０アルキルから、好ましくは、Ｆ、及び、任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_４アルキルから選択された１種以上の置換基で置換されていてもよく、また、−（ＣＨ_２）_４−アルキレンの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、Ｓ、又はＮＲ’で置き換わっていてもよい。

好ましくは、Ｒ^１及びＲ^２は、結合したものであり、Ｒ^１とＲ^２は、共同して、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員又は６員の複素環を形成する−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレン（ｍ＝４又は５）から選択されるものであり、さらに好ましくは、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員の複素環を形成する−（ＣＨ_２）_４−アルキレンから選択されるものである。

Ｒ^３は、Ｒ^１及びＲ^２から独立しており、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_６〜Ｃ_２４アラルキルから選択され、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択され、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、及びＣ_２〜Ｃ_６アルキニルから選択される。ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール及びアラルキルは、Ｆ、シクロプロピル、１、２−エポキシエチル及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよく、また、Ｘ基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で、好ましくは、Ｏ又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。Ｒ^３は、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することが好ましく、また、より好ましくは、Ｒ^３は、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することである。

Ｒ’は、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択され、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択され、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_４アルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４のアラルキルから選択される。これらの基は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい。ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯで置き換わっていてもよい。最も好ましいのは、Ｒ’は、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル及びフェニルから選択されることである。

Ｒ^４は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で、好ましくはＯ、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。Ｒ_４は、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択され、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４アラルキルから選択され、最も好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、及びＣ_２〜Ｃ_６アルキニルから選択される。ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール及びアラルキルは、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよく、また、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯで置き換わっていてもよい。Ｒ^４は、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することが好ましく、また、より好ましいのは、Ｒ^４が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することである。

Ｒ^４がアルキルから選択される場合には、いずれの場合にも、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_６アルキルから選択されるのが好適であり、すなわち、好適な実施形態では、Ｒ^４は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、これら基は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよく、ここで、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で、好ましくはＯ、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。Ｒ^４は、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択され、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４アラルキルから選択され、最も好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、及びＣ_２〜Ｃ_６アルキニルから選択される。ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール及びアラルキルは、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよく、また、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯで置き換わっていてもよい。Ｒ^４は、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することが好ましく、また、より好ましいのは、Ｒ^４が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することである。

Ｒ^５は、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルはシクロプロピル及び１，２−エポキシエチルから選択される基で置換されていてもよく、かつ、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、ＮＲ''、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、及びＳＯ_３から選択される１種以上の基で、好ましくは、Ｏ又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。Ｒ^５は、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択されることが好ましい。より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４アラルキルから選択され、最も好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、及びＣ_２〜Ｃ_６アルキニルから選択される。ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルは、シクロプロピル、及び１，２−エポキシエチルから選択される基で置換されていてもよく、また、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基が１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、Ｏ、又はＳＯ_３から選択される１種以上の基で、好適には、１，２−エポキシエチレン、Ｏ、又はＳＯ_３から選択される１種以上の基で置き換わっていてもよい。Ｒ^５がアルキルから選択される場合には、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキル基から選択されるのが好ましく、より好ましくは、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキルから、さらにより好ましくは、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキルから選択される。Ｒ^５は、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、１，２−シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することが好ましく、また、より好ましいのは、Ｒ^５が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有することである。

Ｒ''は、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、これらの基は、１，２−エポキシエチル、シクロプロピル、及びスルホネートから選択される１種以上の基によって置換されていてもよい。ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。 Ｒ’’は、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１８アラルキルから選択され、さらに好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_１４アラルキルから選択される。これらの基は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい。ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい。最も好ましいのは、Ｒ''は、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル及びフェニルから選択されることである。

式（Ｉ）の化合物であって好適なものとしては、下記の化合物
ＸがＮであり、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有し、かつ、ＸがＮである式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有し、かつ、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有し、かつ、ＸがＮであり、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^３が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉ）の化合物；この化合物の中でも、ＸがＮであるか、又は−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものが好ましく、ＸがＮであり、かつ、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものがさらに好ましい；
Ｒ^４が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉ）の化合物；この化合物の中でも、ＸがＮであるか、又は−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものが好ましく、ＸがＮであり、かつ、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものがさらに好ましい；
Ｒ^５が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉ）の化合物；この化合物の中でも、ＸがＮであるか、又は−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものが好ましく、ＸがＮであり、かつ、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−であるものがさらに好ましい；
Ｒ^４及びＲ^５が同じである式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^４及びＲ^５が同じであり、ＸがＮである式（Ｉ）の化合物；
Ｒ^４及びＲ^５が同じであり、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物；及び
Ｒ^４及びＲ^５が同じであり、ＸがＮであり、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物；
が挙げられる。

また、下記の式（Ｉａ）の化合物も好適である。

式中、
ＹはＣＨ_２、Ｏ及びＮＲ’から選択され、好ましくは、ＹはＣＨ_２である；
−ＳＯ_３−は、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−、又は、−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−であり、好ましくは、−ＳＯ_３−は−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である；そして
ｎ、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、及びＲ’は、上記で記載したように、又は、好ましいものとして記載したように定義する。

式（Ｉａ）で表される好適な化合物としては、Ｒ^４及びＲ^５が同じである式（Ｉａ）の化合物、Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉａ）の化合物、及び、Ｒ^４及びＲ^５が同じで、Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^５の少なくとも１つが、二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される少なくとも１種の反応性基を含有する式（Ｉａ）の化合物が挙げられる。

式（Ｉ）の化合物であって、特に好適なものとしては下記のものがある。

式（Ｉ）の化合物の調製は、概して当業者に知られている。カチオンは、ＷＯ２０１３／０２６８５４Ａ１に記載されているように塩化物を介して調製することができる。このとき、リチウム塩のようなＲ^５−ＳＯ_３ ⁻アニオンの塩を使用して当該塩化物をＲ^５−ＳＯ_３ ⁻アニオンを含有する本発明化合物に変換する。

本発明は、更に、−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物を直接製造するプロセスを提供するものである。すなわち、該化合物は、式ＸＲ^１Ｒ^２Ｒ^３の化合物を式Ｒ_４−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−Ｒ^５の化合物と反応させることによって製造することができる。この反応は、ジエステルＲ^４−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−Ｒ^５とアセトニトリル、アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジクロロメタン又はトルエンのような非プロトン性有機溶媒との混合物を用意し、化合物ＸＲ^１Ｒ^２Ｒ^３を加えることによって行うことができる。化合物ＸＲ^１Ｒ^２Ｒ^３は、わずかに過剰量で添加してもよい。室温を超える温度、例えば５０〜１００℃で反応させることができる。その反応は、通常、１〜２４時間かかる。続いて、所望の生成物を分離し、必要に応じて精製し、乾燥させる。−ＳＯ_３−が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である式（Ｉ）の化合物を直接製造する方法は、特に、Ｒ^４及びＲ^５が同じである式（Ｉ）の化合物によく適している。

化学的に見て、電解質組成物は、遊離イオンを含む組成物であり、その結果、導電性である。電解質組成物として最も代表的なものはイオン溶液であるが、溶融した電解質組成物及び固体の電解質組成物も同じように可能である。したがって、本発明の電解質組成物は導電性媒体である。これは、主に、溶解及び／又は溶融状態で存在する少なくとも１種の物質を存在せしめることに起因し、すなわち、イオン種が移動することによって支持される導電性に基づくものである。

上述した、又は好適なものとして記載した式（Ｉ）の化合物は、電解質組成物に添加剤として使用することができる。したがって、本発明のさらなる目的は、上述した式（Ｉ）の化合物を電解質組成物中の添加剤として使用する方法、特には、電解質組成物に被膜形成添加剤として使用する方法である。電解質組成物は、電気化学又は電気光学デバイスで使用することができ、詳細には、リチウム電池、二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、太陽電池、エレクトロクロミックディスプレイ、センサー、及び／又はバイオセンサーに使用することができる。

リチウム電池又はリチウムキャパシタで使用するに際し、上記の式（Ｉ）の化合物はＳＥＩの生成に対して特に有益に影響する添加剤となる。すなわち、被膜形成添加剤として使用することが好ましい。式（Ｉ）の化合物は、リチウム電池に、特に、リチウムイオン電池に被膜形成添加剤として使用することが好ましい。

太陽電池、エレクトロクロミック素子、センサー、又はバイオセンサーに使用するに際し、上記の式Ｉの化合物は添加剤の機能を持つものである。

したがって、式（Ｉ）の化合物は、電解質組成物に添加剤として使用する際に、その典型的な濃度は、電解質組成物の総質量に対して、０．００１〜１０質量％であり、好適には０．０１〜２質量％、最も好適には０．０１〜２．０質量％である。

本発明は、更に、上述した、又は好適なものとして記載した式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種を含む電解質組成物を提供する。当該式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種の典型的な濃度は、電解質組成物の総質量に対して、０．００１〜１０質量％、好適には０．０１〜２質量％、最も好適には０．０１〜２．０質量％である。

本発明の電解質組成物は作業条件で液体であることが好ましい。より好ましくは、１バール及び２５℃で液体であり、さらにより好ましくは、１バール及び−１５℃で液体であり、特には、１バール及び−３０℃で液体であり、さらに一層好ましくは、１バール及び−５０℃で液体である。

電解質組成物は、少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒、好ましくは少なくとも２種の非プロトン性有機溶媒を含有する。一実施形態によれば、電解質組成物は、最大１０種までの非プロトン性有機溶媒を含むことができる。

当該少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒としては、
（ａ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状有機カーボネート、
（ｂ）部分的にハロゲン化されていてもよいジ−Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキルエーテル、
（ｃ）部分的にハロゲン化されていてもよい、ジ−Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル−Ｃ_２〜Ｃ_６−アルキレンエーテル及びポリエーテル、
（ｄ）部分的にハロゲン化されていてもよい環状エーテル、
（ｅ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状アセタール及びケタール、
（ｆ）部分的にハロゲン化されてもよいオルトエステル、
（ｇ）部分的にハロゲン化されていてもよい、カルボン酸の環状及び非環状エステル、
（ｈ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状スルホン、
（ｉ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状ニトリル及びジニトリル、及び
（ｊ）イオン液体
から選択することが好ましい。

電解質組成物をリチウムイオン電池で使用するように意図されている場合、当該少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒は溶媒（ａ）〜（ｉ）から選択することが好ましい。

より好適には、当該少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒は、環状及び非環状有機カーボネート（ａ）、ジ−Ｃ_１〜Ｃ_１０−アルキルエーテル（ｂ）、ジ−Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル−Ｃ_２〜Ｃ_６−アルキレンエーテル及びポリエーテル（ｃ）、環状及び非環状アセタール及びケタール（ｅ）、及びカルボン酸の環状及び非環状エステル（ｇ）から選択する。更により好適な電解質組成物は、環状及び非環状有機カーボネート（ａ）から選択される少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒を含有し、最も好適な電解質組成物は、環状及び非環状有機カーボネート（ａ）から選択される少なくとも２種の非プロトン性有機溶媒を含有する。特に好適な電解質組成物は、環状有機カーボネートから選択される少なくとも１種の非プロトン性溶媒及び非環状有機カーボネートから選択される少なくとも１種の非プロトン性有機溶媒を含有する。

非プロトン性有機溶媒（ａ）〜（ｊ）は部分的にハロゲン化されていてもよく、例えば、部分的にフッ素化されていてもよく、部分的に塩素化されていてもよく、部分的に臭素化されていてもよく、好ましくは、部分的にフッ素化されていてもよい。「部分的にハロゲン化」とは、各分子の１つ以上のＨがハロゲン原子、例えば、Ｆ、Ｃｌ又はＢｒにより置換されていることを意味する。好ましいのは、Ｆによる置換である。少なくとも１種の溶媒は、部分的にハロゲン化された、及びハロゲン化されていない、非プロトン性有機溶媒（ａ）〜（ｊ）から選択することができる。すなわち、電解質組成物は、部分的にハロゲン化された非プロトン性有機溶媒とハロゲン化されていない非プロトン性有機溶媒との混合物を含有することができる。

適切な有機カーボネートの例としては、下記の一般式（ａ１）、（ａ２）、又は（ａ３）により表わされる環状有機カーボネートがある。

式中、
Ｒ^ａ、Ｒ^ｂ及びＲ^ｃは、異なるか、又は同じであり、互いに独立して、水素；Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、好ましくはメチル；Ｆ；及び１つ以上のＦで置換されたＣ_１〜Ｃ_４アルキル、例えばＣＦ_３から選択される。

「Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル」は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル及びｔｅｒｔ−ブチルを含むことを意図している。

好適な環状有機カーボネート（ａ）は、Ｒ^ａ、Ｒ^ｂ及びＲ^ｃがＨである、一般式（ａ１）、（ａ２）又は（ａ３）で表わされる。例としては、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートがある。好適な環状有機カーボネート（ａ）はエチレンカーボネートである。更に環状有機カーボネート（ａ）はジフルオロエチレンカーボネート（ａ４）及びモノフルオロエチレンカーボネート（ａ５）である。

適切な非環状有機カーボネート（ａ）の具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びこれらの混合物がある。

本発明の一実施形態では、電解質組成物（Ａ）は、質量比１：１０〜１０：１、好適には３：１〜１：１の非環状有機カーボネート（ａ）と環状有機カーボネート（ａ）との混合物を含有する。

適切な非環状ジ−Ｃ_１〜Ｃ_１０−アルキルエーテル（ｂ）の具体例としては、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、及びジ−ｎ−ブチルエーテルがある。

ジ−Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル−Ｃ_２〜Ｃ_６−アルキレンエーテル（ｃ）の具体例としては、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、ジグリム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、トリグリム（トリエチレングリコールジメチルエーテル）、テトラグリム（テトラエチレングリコールジメチルエーテル）、及びジエチレングリコールジエチルエーテルがある。

適切なポリエーテル（ｃ）の具体例としては、ポリアルキレングリコール、好ましくは、ポリ−Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキレングリコール、特にポリエチレングリコールがある。ポリエチレングリコールは、共重合した形態で、最大２０モル％までの１種以上のＣ_１〜Ｃ_４−アルキレングリコールを含むことができる。ポリアルキレングリコールは、ジメチル−又はジエチルで末端キャップされたポリアルキレングリコールであることが好ましい。適切なポリアルキレングリコール、及び特に適切なポリエチレングリコールの分子量Ｍｗは、少なくとも４００ｇ／ｍｏｌであることが可能である。好適なポリアルキレングリコール、及び特に好適なポリエチレングリコールの分子量Ｍｗは、最大５，０００，０００ｇ／ｍｏｌまで、好ましくは最大２，０００，０００ｇ／ｍｏｌまでであることができる。

適切な環状エーテル（ｄ）の具体例としては、テトラヒドロフラン、及び１，４−ジオキサンがある。

適切な非環状アセタール（ｅ）の具体例としては、１，１−ジメトキシメタン、及び１，１−ジエトキシメタンがある。

適切な環状アセタール（ｅ）の具体例としては、１，３−ジオキサン、及び１，３−ジオキソランがある。

適切なオルトエステル（ｆ）の具体例には、トリ−Ｃ_１〜Ｃ_４アルコキシメタン、特に、トリメトキシメタン、及びトリエトキシメタンがある。適切な環状オルトエステル（ｆ）の具体例には、１，４−ジメチル−３，５，８−トリオキサビシクロ［２．２．２］オクタン、及び４−エチル−１−メチル−３，５，８−トリオキサビシクロ［２．２．２］オクタンがある。

カルボン酸の適切な非環状エステル（ｇ）の具体例としては、酢酸エチル、メチルブタノエート、及び１，３−ジメチルプロパンジオエートのようなジカルボン酸のエステルが挙げられる。カルボン酸の適切な環状エステル（ラクトン）の具体例としては、γ（ガンマ）−ブチロラクトンがある。

適切な環状及び非環状スルホン（ｈ）の具体例としては、エチルメチルスルホン、ジメチルスルホン、及びテトラヒドロチオフェン−Ｓ，Ｓ−ジオキシドがある。

適切な環状及び非環状ニトリル及びジニトリル（ｉ）の具体例としては、アジポジニトリル、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びブチロニトリルがある。

本発明の電解質組成物の水分含有量は、電解質組成物の質量に対して、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは３０ｐｐｍ未満である。水分含有量の測定は、カールフィッシャー(Karl Fischer)の滴定法、例えば、ＤＩＮ５１７７７又はＩＳＯ７６０：１９７８に詳細に記載されている方法によって行う。

本発明の電解質組成物のＨＦ含有量は、電解質組成物の質量に対して、好ましくは６０ｐｐｍ未満、より好ましくは４０ｐｐｍ未満、最も好ましくは２０ｐｐｍ未満である。ＨＦ含有量の測定は、電位差滴定法又はポテンシオグラフ(potentiographic)滴定法に従う滴定によって行うことができる。

本発明の電解質組成物は、通常、少なくとも１種の導電性塩(conducting salt)を含有する。電解質組成物は、電気化学セルで起こる電気化学反応に関与するイオンを移動させる媒体として機能するものである。電解質中に存在する導電性塩（複数可）は、通常、非プロトン性有機溶媒（複数可）中に溶媒和されている。導電性塩はリチウム塩であることが好ましい。導電性塩は、下記の物質
・Ｌｉ［Ｆ_６−ｘＰ（Ｃ_ｙＦ_２ｙ＋１）_ｘ］（式中、ｘは０〜６の範囲の整数であり、ｙは１〜２０の範囲の整数である）；
Ｌｉ［Ｂ（Ｒ^Ｉ）_４］、Ｌｉ［Ｂ（Ｒ^Ｉ）_２（ＯＲ^ＩＩＯ）］、及びＬｉ［Ｂ（ＯＲ^ＩＩＯ）_２］（式中、各Ｒ^Ｉは、互いに独立して、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_４アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_４アルキニル、ＯＣ_１〜Ｃ_４アルキル、ＯＣ_２〜Ｃ_４アルケニル、及びＯＣ_２〜Ｃ_４アルキニルから選択されるものであり、ここで、アルキル、アルケニル、及びアルキニルは１つ以上のＯＲ^ＩＩＩで置換されていてもよく、ここで、Ｒ^ＩＩＩはＣ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル、及びＣ_２〜Ｃ_６アルキニルから選択され、また、
（ＯＲ^ＩＩＯ）は、１，２−又は１，３−ジオール、１，２−又は１，３−ジカルボン酸、又は１，２−又は１，３−ヒドロキシカルボン酸から誘導される二価の基であり、ここで、当該二価の基は、Ｂ原子を中心にして当該両方の酸素原子を介して５員又は６員環を形成する）；
・ＬｉＣｌＯ_４； ＬｉＡｓＦ_６； ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３； Ｌｉ_２ＳｉＦ_６； ＬｉＳｂＦ_６； ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ（Ｎ（ＳＯ_２Ｆ）_２）、リチウムテトラフルオロ（オキサラト）ホスフェート；シュウ酸リチウム；及び
・一般式Ｌｉ［Ｚ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）_ｍ］の塩（ここで、ｍ及びｎは下記のとおり定義される。すなわち、
Ｚが酸素及び硫黄から選択されるとき、ｍ＝１
Ｚが窒素及びリンから選択されるとき、ｍ＝２
Ｚが炭素及びケイ素から選択されるとき、ｍ＝３
ｎは１〜２０の範囲の整数である）
からなる群から選択されるのが好ましい。

二価の基（ＯＲ^ＩＩＯ）が誘導される、適した１，２−及び１，３−ジオールは、脂肪族又は芳香族であってもよく、また、例えば、１，２−ジヒドロキシベンゼン、プロパン−１，２−ジオール、ブタン−１，２−ジオール、プロパン−１，３−ジオール、ブタン−１，３−ジオール、シクロヘキシル−トランス−１，２−ジオール及びナフタレン−２，３−ジオールから選択することができる。これらの物質は、任意に、１つ以上のＦで、及び／又は、少なくとも１つの直鎖状又は分枝状の、非フッ素化の、部分的にフッ素化された、又は完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_４アルキル基で置換されていてもよい。かかる１，２−又は１，３−ジオールの具体例には、１，１，２，２−テトラ（トリフルオロメチル）−１，２−エタンジオールがある。

「完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_４アルキル基」とは、アルキル基のすべてのＨ原子がＦで置換されていることを意味する。

二価の基（ＯＲ^ＩＩＯ）が誘導される、適した１，２−又は１，３−ジカルボン酸は、脂肪族又は芳香族であってもよく、例えば、シュウ酸、マロン酸（プロパン−１，３−ジカルボン酸）、フタル酸、又はイソフタル酸であることができ、好適なものはシュウ酸である。１，２−又は１，３−ジカルボン酸は、任意に、１つ以上のＦで、及び／又は、少なくとも１つの直鎖状又は分枝状の、非フッ素化の、部分的にフッ素化された、又は完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_４アルキル基で置換されていてもよい。

二価の基（ＯＲ^ＩＩＯ）が誘導される、適した１，２−又は１，３−ヒドロキシカルボン酸は、脂肪族又は芳香族であってもよく、例えば、サリチル酸、テトラヒドロサリチル酸、リンゴ酸、及び２−ヒドロキシ酢酸であることができる。これらの物質は、任意に、１つ以上のＦで、及び／又は、少なくとも１つの直鎖状又は分枝状の、非フッ素化の、部分的にフッ素化された、又は完全にフッ素化されたＣ_１〜Ｃ_４アルキル基で置換されていてもよい。かかる１，２−又は１，３−ヒドロキシカルボン酸の具体例には、２，２−ビス（トリフルオロメチル）−２−ヒドロキシ酢酸がある。

Ｌｉ［Ｂ（Ｒ^Ｉ）_４］、Ｌｉ［Ｂ（Ｒ^Ｉ）_２（ＯＲ^ＩＩＯ）］及びＬｉ［Ｂ（ＯＲ^ＩＩＯ）_２］の具体例には、ＬｉＢＦ４、リチウムジフルオロオキサラトボレート、及びリチウムジオキサラトボレートがある。

前記少なくとも１種の導電性塩は、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_３（ＣＦ_２ＣＦ_３）_３から選択されることが好ましく、また、ＬｉＰＦ_６及びＬｉＢＦ_４から選択されることがより好ましく、さらには、最も好適な導電性塩はＬｉＰＦ_６である。

前記少なくとも１種の導電性塩は、電解質組成物の総質量に対して、通常、少なくとも０．０１質量％の最小濃度、好ましくは少なくとも１質量％の最小濃度、さらに好ましくは少なくとも５質量％の最小濃度で存在する。一方、前記少なくとも１種の導電性塩の上限濃度は、電解質組成物の総質量に対して、通常、２５質量％である。

電解質組成物は、少なくとも１種の更なる添加剤を含有することができる。当該少なくとも１種の更なる添加剤は、追加のＳＥＩ形成添加剤、難燃剤、過充電保護添加剤、ＨＦ及び／又はＨ_２Ｏスカベンジャー、ＬｉＰＦ_６塩のための安定剤、湿潤剤、イオン性溶媒和向上剤、腐食防止剤などのような電解質組成物に通常用いられる添加剤から選択することができる。

追加のＳＥＩ形成添加剤の具体例としては、ビニレンカーボネート及びその誘導体、モノフルオロエチレンカーボネートのようなフッ素化エチレンカーボネート、ＷＯ２００９／１３２７４０Ａ２に記載の反応性イオン液体、ＷＯ２０１３／０２６８５４に記載の硫黄含有化合物、リチウムオキサラトボレート、プロパンスルトン及びプロペンスルトンのようスルトンなどが挙げられる。

難燃剤の具体例としては、例えばシクロホスファゼン、ホスホルアミド、アルキル及び／又はアリールトリ−置換ホスフェート、アルキル及び／又はアリールジ−又はトリ−置換ホスファイト、アルキル及び／又はアリールジ−置換ホスホネート、アルキル及び／又はアリールトリ−置換ホスフィン、及びそれらのフッ素化誘導体のような有機リン化合物が挙げられる。

過充電保護添加剤の具体例としては、アニソール誘導体、ビフェニル及びその誘導体、シクロヘキシルベンゼンなどのような芳香族化合物が挙げられる。

ＨＦ及び／又はＨ_２Ｏスカベンジャーの具体例としては、必要に応じてハロゲン化されていてもよい環状及び非環状シリルアミンが挙げられる。

更なる添加剤として添加される化合物は、電解質組成物及び電解質組成物を含む装置で一つだけでなく多くの効果を発揮することができる。例えば、リチウムオキサラトボレートは、ＳＥＩ形成を増進する添加剤として添加することができるだけでなく、導電性塩としても添加することができる。

更なる添加剤が１種以上電解質組成物中に存在する場合は、更なる添加剤の合計濃度は、電解質組成物の総質量に対して、少なくとも０．００１質量％であり、好ましくは０．００５〜５質量％、最も好ましくは０．０１〜２質量％である。

溶媒が本発明の電解質中に存在する場合、ポリマーが含まれていてもよい。そのポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ナフィオン(Nafion)、ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアニリン、ポリピロール、及び／又はポリチオフェンがある。これらのポリマーは、液体電解質を準固体又は固体電解質に変換し、そうして、特にエージングの間、溶剤残留を改善する目的で電解質に添加するものである。

本発明の電解質組成物の製造については、電解質の生産分野における当業者に知られている方法が用いられ、一般には、対応する溶媒混合物中に電導度塩を溶解させ、上述した、本発明に係る式（Ｉ）の化合物を添加することにより実施する。

本発明は、更に、上述した又は好適なものとして記載した、式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種を含む電気化学又は電気光学装置、及び本発明に係る電解質組成物を含む電気化学又は電気光学装置を提供する。

このような電気化学及び電気光学装置についての一般的な構造は知られており、例えば、電池については、リンデンズ・ハンドブック・オブ・バッテリー(Linden's Handbook of Batteries）（ＩＳＢＮ ９７８−０−０７−１６２４２１−３）から当業者にもよく知られている。

当該装置としては、リチウム電池、二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、太陽電池、電気化学的ディスプレイ、センサー又はバイオセンサーであることができる。リチウム電池としてはリチウムイオン電池が好ましく、また、太陽電池としては色素太陽電池が好ましい。

電気化学又は電気光学装置がリチウム電池であることが好ましい。本明細書で使用する用語「リチウム電池」は、アノードがセルの充電／放電時にリチウム金属又はリチウムイオンを含む電気化学セルを意味する。アノードは、リチウム金属又はリチウム金属合金、リチウムイオンを吸蔵及び放出する材料、又は他のリチウム含有化合物を含むことができる。例えば、リチウム電池はリチウムイオン電池、リチウム／硫黄電池、又はリチウム／セレン硫黄電池であることができる。

特に、電気化学装置は、リチウムイオン電池、すなわち、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することができるカソード活物質を含むカソードと、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することができるアノード活物質を含むアノードとを含む二次リチウムイオン電気化学セルであることが好ましい。用語「二次リチウムイオン電気化学セル」と「（二次）リチウムイオン電池」は、本発明の範囲内では区別しないで使用する。

好ましくは、少なくとも１種のカソード活物質は、リチウム化遷移金属リン酸塩及びリチウムイオン・インターカレーション（挿入）する金属酸化物から選択された、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料を含む。

リチウム化遷移金属リン酸塩の具体例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４及びＬｉＣｏＰＯ_４があり、リチウムイオン・インターカレーション用金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、一般式Ｌｉ_{（１＋ｚ）}［Ｎｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃ］_{（１−ｚ）}Ｏ_２＋ｅ（式中、ｚは０〜０．３である；ａ、ｂ及びｃは同一又は異なっていてもよく、独立して０〜０．８であり、ここで、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、−０．１≦ｅ≦０．１である）を有する層構造の混合遷移金属酸化物、及びＬｉＭｎＯ_４のようなマンガン含有スピネル及び一般式Ｌｉ_１＋ｔＭ_２−ｔＯ_４−ｄ（式中、ｄは０〜０．４であり、ｔは０〜０．４であり、ＭはＭｎと、並びに、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１つの更なる金属とである）のスピネル、及びＬｉ_{（１＋ｇ）}［Ｎｉ_ｈＣｏ_ｉＡｌ_ｊ］_{（１−ｇ）}Ｏ_２＋ｋが挙げられる。ｇ、ｈ、ｉ、ｊ及びｋの典型的な値は、ｇ＝０、ｈ＝０．８〜０．８５、ｉ＝０．１５〜０．２０、Ｊ＝０．０２〜０．０３、及びｋ＝０である。

カソードは、更に、導電性カーボンのような導電性材料、及びバインダーのような通常の成分を含むことができる。導電性材料及びバインダーとして適切な化合物は当業者に知られている。例えば、カソードは、導電性の多形体のカーボン（炭素）を含むことができ、例えば、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は上記物質の少なくとも２種の混合物から選択したものを含むことができる。また、カソードは、１種以上のバインダーを含むことができ、例えば、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイソプレン；エチレン、プロピレン、スチレン、（メタ）アクリロニトリル及び１，３−ブタジエンから選択される少なくとも２種のコモノマーのコポリマー、特にスチレン−ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとのコポリマーのようなハロゲン化（コ）ポリマー、及びポリアクリルニトリルのような１種以上の有機ポリマーを含むことができる。

本発明のリチウム電池が具備するアノードは、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することができるアノード活物質、又はリチウムと合金を形成することが可能なアノード活物質を含むことができる。特に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出し得る炭素質材料をアノード活物質として用いることができる。適切な炭素質材料は、結晶質炭素、例えば、黒鉛材料、より具体的には、天然黒鉛、黒鉛化コークス、黒鉛化ＭＣＭＢ、黒鉛化ＭＰＣＦ；非晶質炭素、例えば、コークス、１５００℃未満で焼成したメソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、及びメソフェーズピッチ系炭素繊維（ＭＰＣＦ）； 硬質炭素、及び炭素アノード活物質（熱分解した炭素、コークス、黒鉛）、例えば、炭素複合材、燃焼有機ポリマー、及び炭素繊維である。

また、アノード活物質は、リチウム金属、又はリチウムと合金を形成することが可能な元素を含有する材料である。リチウムと合金を形成することが可能な元素を含有する材料の非限定的な具体例としては、金属、半金属、又はそれらの合金が挙げられる。本明細書で用いる用語「合金」は、２種以上の金属の合金、及び１種以上の金属が１種以上の半金属と一緒になった合金の両方を意味するものと理解されるべきである。合金が全体として金属的性質を有する場合、その合金は非金属元素を含んでいてもよい。合金の組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）には、固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物、又はそれらの２種以上が共存する。かかる金属又は半金属元素の具体例としては、（下記のものに限定するものではないが）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アルミニウム、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、銀（Ａｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、及びケイ素（Ｓｉ）が挙げられる。元素の長周期型周期表における第４族又は１４族の金属及び半金属元素が好ましく、格別好ましいのは、チタン、ケイ素及びスズであり、特にはケイ素である。スズ合金の具体例としては、スズ以外の第二の構成元素として、ケイ素、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される１種以上の元素を有するものが挙げられる。ケイ素合金の具体例としては、ケイ素以外の第二の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムからなる群から選択される１種以上の元素を有するものが挙げられる。

使用可能性のある更なるアノード活物質は、リチウムイオンをインターカレートすることができるケイ素である。ケイ素は、様々な形態で、例えば、ナノワイヤ、ナノチューブ、ナノ粒子、フィルム、ナノ多孔質シリコン、又はシリコン・ナノチューブの形態で使用することができる。ケイ素は、集電体上に堆積させることができる。集電体は、金属ワイヤ、金属グリッド、金属ウェブ、金属シート、金属箔又は金属板であってもよい。集電体は金属箔、例えば、銅箔であることが好ましい。ケイ素薄膜は、当業者に公知の任意の技術によって、例えば、スパッタリング技術によって、金属箔上に堆積させることができる。Ｓｉ薄膜電極を製造する一つの可能性が、Ｒ．Ｅｌａｚａｒｉら；Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．２０１２、１４、２１〜２４に記載されている。また、本発明に係るアノード活物質としてケイ素／炭素複合材料を使用することも可能である。

他の可能性のあるアノード活物質は、リチウムイオンがインターカレーションするＴｉの酸化物である。

アノード活物質はリチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能な炭素質材料から選択することが好ましい。可逆的にリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質材料は、結晶質炭素、硬質炭素、及び非晶質炭素から選択するのが格別好ましく、特に好ましいのは黒鉛である。別の好適な実施形態では、アノード活物質は、可逆的にリチウムイオンを吸蔵及び放出することができるケイ素から選択し、アノードはケイ素又はケイ素／炭素複合体の薄膜を含むことが好ましい。更に好適な実施形態では、アノード活物質は、リチウムイオンをインターカレーションするＴｉの酸化物から選択する。

アノード及びカソードの作製は、電極活物質、バインダー、任意に、導電性材料、及び増粘剤を、必要に応じて、溶媒中に分散させて電極スラリー組成物を調製し、そのスラリー組成物を集電体上に塗布することによって行うことができる。集電体は、金属ワイヤ、金属グリッド、金属ウェブ、金属シート、金属箔又は金属板であってもよい。集電体は金属箔、例えば、銅箔又はアルミニウム箔であることが好ましい。

本発明のリチウム電池は、それ自体慣用の更なる構成要素、例えば、セパレータ、収容部材、ケーブル接続を含むことができる。収容部材は、任意の形状、例えば直方体、又は円柱状の形、角柱の形であってもよく、又は、使用する収容部材はポーチ(pouch)として加工した金属−プラスチック複合フィルムである。適切なセパレータは、例えば、ガラス繊維セパレータ、及びポリオレフィン系セパレータなどのポリマー系セパレータである。

いくつかの本発明のリチウム電池を、例えば、直列接続又は並列接続で互いに組み合わせることができる。直列接続が好ましい。さらに、本発明は、上述した本発明のリチウムイオン電池を各種のデバイス、特にモバイル機器に使用する方法を提供する。モバイル機器の具体例としては、車両、例えば、自動車、自転車、航空機、又は、ボート若しくは船のような水上乗り物がある。モバイル機器の他の具体例としては、ポータブルな機器、例えば、コンピュータ、特にラップトップ、電話、又は電気電動工具、例えば、建築分野の工具、特に、ドリル、電池駆動ドライバー、又は電池駆動鋲打ち機などがある。しかし、本発明のリチウムイオン電池は、また、静止エネルギー貯蔵のために使用することもできる。

本発明は、更に、上述した又は好適なものとして記載した、式（Ｉ）の化合物を上述した電気化学又は電気光学装置に使用する方法を提供する。

更に説明しない場合でも、当業者であれば、上記の開示をその最も広い範囲で利用することができると考えられる。したがって、好適な実施形態及び実施例は、何らの制限的効果を持たない記載としてのみ解釈されるべきである。

本発明について、以下の実施例により説明する。実施例は、何ら本発明を限定するものではない。

１．化合物の製造
２−（ビニルスルホニルオキシ）エチル−メチル−ピロリジニウムビニルスルホネート（化合物１）の製造

８ｇのエタンジオール−ビス−ビニルスルホニルエステル（１当量）及び２００ｍｌのアセトニトリルをガラスフラスコに充填し、撹拌しながら約７０℃に加熱した。３１ｇのメチルピロリジン（１．１当量）を６０分以内に滴下した。反応混合物を７０℃で一晩撹拌した。アセトニトリルを除去することによって、反応混合物の体積を半分に減少させた。その後、ＣＨ_２Ｃｌ_２を添加し、ＣＨ_２Ｃｌ_２と反応混合物との１：１混合物を生じさせた。この混合物をシリカゲルによって濾過した。このシリカゲルをＣＨ_２Ｃｌ_２及びアセトニトリルで洗浄した。濾液から溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発除去し、残留物をオイルポンプによる真空下で一晩乾燥させた。黄色粘稠な油状物７０ｇを得た。

２−（メチルスルホニルオキシ）エチル−メチル−ピロリジニウムメチルスルホネート（化合物２）の製造

６００ｇのエタンジオール−ビス−（メチルスルホニル）エステル（１当量）及び１５００ｍｌのアセトニトリルを窒素雰囲気下に維持した反応器に充填した。この混合物を撹拌しながら約８０℃まで加熱し、この温度で２６４ｇのメチルピロリジン（１．１当量）を３０分以内に添加した。反応混合物を８０℃で一晩撹拌した。その後、アセトンを滴下し、反応混合物を冷却した。５０℃未満で沈殿が生じた。その混合物を５°で３時間撹拌し、沈殿物を吸引により分離した。濾過残渣をアクリロニトリルとアセトンとの１：１混合物で、またアセトンで２回洗浄し、室温で真空乾燥させた。わずかにベージュ色の粉末６７５．５ｇを得た。

２．電気化学的試験
類似する電解質添加剤について、フルセルで、周囲温度（２５℃）で検討を行った。コイン型セルには、黒鉛のアノードに接触するステンレス製スペーサーとカソードの裏側に接触するステンレス製筐体底面が含まれている。カソード材料ＮＣＭ １１１（ＬｉＮｉ_０．３３Ｃ_{Ｏ０．３３}Ｍｎ_０．３３Ｏ_２）を２ｍＡｈ／ｃｍ^２の容量を有するカソードテープを作製するのに用いた。アノードとしては、黒鉛被覆のテープ（容量約２．２ｍＡｈ／ｃｍ^２）を使用した。セパレータとしては、ガラス繊維フィルターセパレータ（ワットマンＧＦ／Ｄ）を使用し、１２０μｌの電解液を浸した。コイン型フルセルを、ＬｉＰＦ_６（関東電化光洋株式会社）を用いて作製した。この物質をエチレンカーボネート／エチルメチルカーボネートの３：７混合物に溶解させて１ＭのＬｉＰＦ_６溶液を生成した。０．５質量％の添加剤を電解質混合物に添加した。すべてのセルを、酸素及び水の濃度が１０ｐｐｍ未満のアルゴン充填グローブボックス（Ｕｎｉｌａｂ、ＭＢｒａｕｎ）内で組み立てた。その後、試験用各セルを電池試験ステーションに移動させた。Ｍａｃｃｏｒ社製電池試験システムを用いて、電気化学サイクル（充電／放電）を行った。フルセルを、最初は、２時間開回路電位に保持し、その後、４．２Ｖまで充電した。その後、各セルを３．０Ｖの低電圧カットオフまで放電した。保存試験前に、全てのセルについて行ったサイクルは、０．１Ｃで１サイクル、０．２Ｃで１サイクル、０．５Ｃで１０サイクル、温度２５℃（室温−ＲＴ）であった。２５℃でサイクルを行った後、全てのセル（４．２Ｖに充電）の接続を切断し、６０℃に維持された気候室に移した。充電したセル（４．２Ｖ）を６０℃で７日間保存した。６０℃７日間の保存の前後におけるセル電圧とセル容量を表１にまとめて示す。

本発明の化合物（Ｉ）を添加する場合は、同じカチオンを含有するが、ＰＦ_６アニオンを含有する本発明に該当しない添加剤に比較して、６０℃でリチウムイオン電池を保存した後の容量維持率がより一層増加する。

Claims (16)

1. 式（Ｉ）
   

   

   （式中、
   Ｘは、Ｎ、又はＰであり、
   −ＳＯ_３−は、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−、又は−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−であり、
   Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、互いに独立して、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｘ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよく、
   あるいは、Ｒ^１及びＲ^２は、結合したものであって、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員又は６員の複素環を形成する、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレン（ｍ＝４又は５）から共に選択されるものであり、ここで、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＨがＦ、及び、任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０アルキルから選択された１種以上の置換基で置換されていてもよく、かつ、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、Ｓ、又はＮＲ’で置き換わっていてもよく、
   Ｒ’は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基がＯ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよく、
   ｎは１〜８の整数であり、ここで、Ｘ原子又はＳＯ_３基に直接結合していない、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏで置き換わっていてもよく、かつ、−（ＣＨ_２）_ｎ−アルキレン鎖の隣接する２つのＣＨ_２基がＣ−Ｃ二重結合又はＣ−Ｃ三重結合で置き換わっていてもよく、
   Ｒ^４は、Ｆ、シクロプロピル、１，２−エポキシエチル、及びスルホネートから選択される１種以上の基で置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよく、
   Ｒ^５は、Ｃ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルがシクロプロピル及び１，２−エポキシエチルから選択される基で置換されていてもよく、かつ、ＳＯ_３基に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、ＳＯ_３及びＮＲ''から選択される１種以上の基で置き換わっていてもよく、
   Ｒ''は、１，２−エポキシエチル、シクロプロピル、及びスルホネートから選択される１種以上の基によって置換されていてもよい、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_１０アルキニル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、及びＣ_７〜Ｃ_２４アラルキルから選択されるものであり、ここで、Ｎ原子に直接結合していない、アルキル、アルケニル、アルキニル、及びアラルキルの１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏ、１，２−エポキシエチレン、シクロプロピレン、又はＳＯ_３で置き換わっていてもよい）
   で表わされることを特徴とする化合物。
2. ＸがＮである請求項１に記載の化合物。
3. Ｒ^１及びＲ^２は、結合したものであって、−（ＣＨ_２）_４−アルキレンから共に選択されて、中心に位置するＸ原子と一緒になって５員の複素環を形成し、−（ＣＨ_２）_ｍ−アルキレンの１つ以上のＨがＦ、または任意にフッ素化されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０アルキルから選択される１種以上の置換基で置換されていてもよく、かつ−（ＣＨ_２）_４−アルキレンの１つ以上のＣＨ_２基が、Ｏ、Ｓ、又はＮＲ’で置き換わっていてもよい請求項１又は２に記載の化合物。
4. −ＳＯ_３−が、−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である請求項１〜３のいずれか一項に記載の化合物。
5. ｎが１、２、３又は４である請求項１〜４のいずれか一項に記載の化合物。
6. Ｒ^１及びＲ^２が同一である請求項１〜５のいずれか一項に記載の化合物。
7. Ｒ^４が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の化合物。
8. Ｒ^３が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の化合物。
9. Ｒ^５が、Ｃ−Ｃ二重結合、Ｃ−Ｃ三重結合、シクロプロピル、シクロプロピレン、及びエポキシから選択される、少なくとも１種の反応性基を含有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の化合物。
10. 式ＸＲ^１Ｒ^２Ｒ^３の化合物を式Ｒ^４−Ｓ（Ｏ）_２−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−Ｒ^５の化合物と反応させることを特徴とする、−ＳＯ_３− が−Ｏ−Ｓ（Ｏ）_２−である請求項１〜９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）で表される化合物の製造方法。
11. 電解質組成物に添加剤として請求項１〜９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）で表される化合物を使用する方法。
12. 式（Ｉ）で表される化合物を被膜形成添加剤として使用する請求項１１に記載の使用方法。
13. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）で表される、少なくとも１種の化合物を含有することを特徴とする電解質組成物。
14. （ａ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状有機カーボネート、
    （ｂ）部分的にハロゲン化されていてもよいジ−Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキルエーテル、
    （ｃ）部分的にハロゲン化されていてもよい、ジ−Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル−Ｃ_２〜Ｃ_６−アルキレンエーテル及びポリエーテル、
    （ｄ）部分的にハロゲン化されていてもよい環状エーテル、
    （ｅ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状アセタール及びケタール、
    （ｆ）部分的にハロゲン化されてもよいオルトカルボン酸エステル、
    （ｇ）部分的にハロゲン化されていてもよい、カルボン酸の環状及び非環状エステル、
    （ｈ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状スルホン、及び
    （ｉ）部分的にハロゲン化されていてもよい、環状及び非環状ニトリル及びジニトリル
    から選択される、少なくとも１種の有機非プロトン性溶媒を含有する請求項１３に記載の電解質組成物。
15. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）で表される、少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする電気化学又は電気光学装置。
16. 電気化学又は電気光学装置がリチウム電池である請求項１５に記載の電気化学又は電気光学装置。