JP2018073819A - カーボネートを有する水系電解質及びそれを用いた電池 - Google Patents

カーボネートを有する水系電解質及びそれを用いた電池 Download PDF

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Abstract

【課題】広い電位窓にわたって安定で有効な、Ｌｉイオン電池のための水系電解質組成物の提供。【解決手段】リチウムフルオロアルキルスルホニル塩、該リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜５０：１の範囲である第１のモル比で存在する有機カーボネート、及び前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜１０：１の範囲である第２のモル比で存在する水を有する、電解質組成物１５０とする。【選択図】図１

Description

本開示は、全体として水系電解質組成物に関し、より詳細には、水に対して高いモル比率のリチウム塩を有する水系電解質組成物に関する。
本明細書中で提供される背景の説明は、本開示の内容を一般的に提示することを目的とするものである。本発明者らの研究は、この背景技術の項に記載されている限りにおいて、出願時の先行技術として認められないであろう本明細書の態様と同様に、現在の技術に対する先行技術としては明示的にも黙示的にも認められない。
リチウムイオン二次電池は、電気自動車、ハイブリッド車、パーソナル電子機器、及びモバイルコンピューティング用途を含むモバイル電力を必要とする用途に対して、現在の最先端技術を支配している。これは、部分的には、Ｌｉイオン電池の急速かつ周期的な再充電可能性及び比較的良好な出力密度によるものである。
現在、最新のリチウムイオン電池は、典型的に、乾燥した（すなわち、水を含まない）有機電解質を含む。典型的なＬｉイオンの電池化学的条件に対する水の相対的な不適合性、及び典型的なＬｉイオンの電池化学的条件での不安定性のために、内部の少量の水でさえ、電池効果及び寿命を劇的に低下させる傾向がある。しかし、乾燥した電解質を確実にする必要性は、電池製造コストを増加させる。
水系（すなわち、水含有）電解質を有する効果的なＬｉイオン電気化学を開発するために、多くの努力がなされてきた。例えば、高い塩濃度の電解質、いわゆる「塩中水（ｗａｔｅｒ−ｉｎ−ｓａｌｔ）」（電解質塩が水に対してモル過剰状態）は、水の電気化学的安定性を増加させているように思われる。しかし、このアプローチによって調製された電解質組成物は、比較的狭い電位窓を有する傾向があり、よって、様々な望ましいアノード／カソードの組合せに対して、それらの用途が限定されてしまう。
したがって、広い電位窓にわたって安定で有効な、Ｌｉイオン電池のための改善された水系電解質を提供することが望ましいであろう。
本明細書は、本開示の概要を提供するものであり、その全範囲又はその全ての特徴の包括的な開示ではない。
様々の態様において、本教示は、電解質組成物を提供する。本開示の電解質組成物は、リチウムフルオロアルキルスルホニル塩、及び前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して０．１：１〜５０：１の範囲である第１のモル比で存在する有機カーボネートを含む。本発明の電解質組成物はまた、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して０．１：１〜１０：１の範囲である第２のモル比で存在する水を含む。
他の態様において、本教示は、アノード、カソード、及び上述した電解質組成物を含むリチウムイオン電池を提供する。
上記結合技術を適用するためのさらなる領域及び様々な方法は、本明細書に記載された説明から明らかになるであろう。この要約における説明及び特定の例は、説明のためだけに意図されており、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。
図１は、本開示の電解質組成物を有する電気化学電池の概略の側面図である。 図２Ａは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的なリチウムフルオロアルキルスルホニル塩の化学構造式を表す図である。 図２Ｂは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的なリチウムフルオロアルキルスルホニル塩の化学構造式を表す図である。 図２Ｃは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的なリチウムフルオロアルキルスルホニル塩の化学構造式を表す図である。 図３Ａは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的な有機カーボネートの化学構造式を示す図である。 図３Ｂは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的な有機カーボネートの化学構造式を示す図である。 図３Ｃは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的な有機カーボネートの化学構造式を示す図である。 図３Ｄは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的な有機カーボネートの化学構造式を示す図である。 図３Ｅは、図１の電気化学電池に関連して説明した例示的な有機カーボネートの化学構造式を示す図である。 図４は、図１の電気化学電池のサイクリックボルタモグラムであり、ここでは、電解質がモル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ／ＤＥＣ／水である。 図５は、それぞれの酸化還元電位にしたがって配置されている様々な、Ｌｉイオン電池用のアノード及びカソード活物質の概略図である。 図６は、図１の電池の第１回目及び第１０回目の充放電サイクルについての電位対容量のグラフであり、ここでは、電解質がモル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ／ＤＥＣ／水である。 図７は、図１の電池の第１回目及び第１０回目の充放電サイクルについての電位対容量のグラフであり、ここでは、電解質がモル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ／ＤＭＣ／水である。 図８は、図１の電池の第１回目及び第１０回目の充放電サイクルについての電位対容量のグラフであり、ここでは、電解質がモル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ／ＥＣ／水である。 図９は、図１の電池の第１回目及び第１０回目の充放電サイクルについての電位対容量のグラフであり、ここでは、電解質がモル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ／ＰＣ／水である。
なお、本明細書に記載される図面は、特定の態様の説明のために、本技術の方法、アルゴリズム、及びデバイスの一般的な特徴を例示することを意図していることに留意されたい。これらの図面は、所定の態様の特徴を正確に反映するものではなく、必ずしもこの技術の範囲内の特定の実施形態を定義又は限定することを意図するものではない。さらに、特定の態様は、図面の組合せからの特徴を組み込むことができる。
本発明は、Ｌｉイオン電池の一部として有用な水系電解質、及び当該電解質を有するＬｉイオン電池を提供する。本開示にかかる電解質の特定の組成は、水系電解質のための非常に広い電位窓を提供する。当該非常に広い電位窓は、バルク水の相対的な電気化学的不安定性のために通常は水系電解質とともに使用できないアノード／カソード組成物の使用を可能にする。
本発明の電解質は、水及びリチウムフルオロアルキルスルホニル塩を含み、当該水対当該リチウムフルオロアルキルスルホニル塩のモル比の範囲が、０．１：１〜１０：１である。水に対する塩の高いモル比率は、塩の中に水を実質的に分散させ、これは、従来の溶液の場合のようなその逆の状態ではない。この「塩中水」分散液は、電気化学的分解に対して水を安定化させる。本発明の電解質は、有機カーボネートを、フルオロアルキルスルホニル塩に対して０．１：１〜５０：１の範囲のモル比でさらに含む。有機カーボネートは、電気化学的分解に対して水をさらに安定化させ、知られている中で最も広い電位窓を有する水系電解質を提供すると考えられる。
よって、図１を参照すると、Ｌｉイオン電池１００が開示されている。Ｌｉ−イオン電池１００は、アノード集電体１２５と接触しているアノード１２０を含む。Ｌｉ−イオン電池１００は、カソード集電体１３５と接触しているカソード１３０をさらに含む。アノード１２０とカソード１３０と共に電極対１４０を形成し、電極対１４０は、理論上の電池電位を有する。
少なくとも一部が電解質組成物１５０で充填されたスペースによって、アノード１２０とカソード１３０とは分離されている。電解質組成物１５０が、アノード１２０及びカソード１３０とを互いにイオン的に連通させるようにして、アノード１２０、カソード１３０及び電解質組成物１５０は、構成されている。電解質組成物１５０は、必要に応じて、多孔質セパレータ内に注入すること又は含浸させることができる。アノード集電体１２５及びカソード集電体１３５は、外部電気導体によって互いに電気的に連絡させて配置することができる。
アノード１２０は、（ｉ）Ｌｉイオン電池電気化学及び（ｉｉ）水と適合する任意の種類のアノード活物質を含むことができる。適切なアノード材料（活物質）は、典型的には、Ｌｉ／Ｌｉ＋に対して０．１Ｖより大きい還元電位を有する。適切なアノード材料の例として、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｍｏ６Ｓ８、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７、ＴｉＳ４、ＮｂＳ５、Ｌｉテレフタレート（Ｃ８Ｈ４Ｌｉ２Ｏ４）、シリコン、硫黄、グラファイト及びこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
カソード１３０は、（ｉ）Ｌｉイオン電池電気化学及び（ｉｉ）水と適合する任意の種類のカソード活物質を含むことができる。適切なカソード材料（活物質）は、典型的には、Ｌｉ／Ｌｉ＋に対して５．５Ｖより小さい還元電位を有する。適切なカソード材料の例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＦｅ（ＰＯ４）、ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、ＬｉＣｏＰＯ４及びこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
電解質組成物１５は、以下の３成分の混合物を含む：
（ｉ）フルオロアルキルスルホニル塩、
（ｉｉ）有機カーボネート、及び
（ｉｉｉ）水。
適切なリチウムフルオロアルキルスルホニル塩の例として、限定するものではないが、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、リチウムビス（トリフルオロメタン）スルホンアミド（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビス（ペルフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＢＥＴＩ）及びこれらの組合せが挙げられる。ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＴＦＳＩ、及びＬｉＢＥＴＩの化学構造式はそれぞれ図２Ａ〜２Ｃに示される。
本明細書でいう有機カーボネートは、炭酸エステルとして言及することもでき、図３Ａに示される一般式を有する。図３Ａでは、いくつかの実施形態において、置換基Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、置換又は非置換の、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル、又はそれらの組合せでありうる。そのような有機カーボネートの適切な例として、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、Ｒ１とＲ２は、炭酸エステル部分を介さないで、有機炭酸塩が環状有機炭酸塩であるようにして、互いに連結してもよい。かような環状有機カーボネートの適切な例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びプロピレンカーボネート（ＰＣ）が挙げられるが、これらに限定されない。ＤＭＣ、ＤＥＣ、ＥＣ、及びＰＣのそれぞれの化学構造式は、図３Ｂ〜３Ｅに示される。
本開示の電解質組成物１５０において、水は、前記フルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．５：１〜２０：１の範囲（両端の値を含む）であるモル比で存在する。場合によって、電解質組成物に存在する水は、フルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．５：１〜５：１の範囲（両端の値を含む）であるモル比でありうる。いくつかの特定の実施形態において、水は、フルオロアルキルスルホニル塩に対して１：１のモル比で存在する。一般的に、水とフルオロアルキルスルホニル塩とは、電解質組成物１５０中において、匹敵するモル分率で存在し、これによって、水が塩内に実質的に分散される。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、この「塩中水」の分散は、水の電気化学的特性を、バルク水のそれと比較して変化させ、水を電気化学的分解に対してより安定にさせると考えられる。
有機カーボネートは、フルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜５０：１の範囲（両端の値を含む）であるモル比で存在する。いくつかの実施形態において、有機カーボネートは、フルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜１０：１の範囲（両端の値を含む）であるモル比で存在する。いくつかの特定の実施形態において、有機カーボネートは、フルオロアルキルスルホニル塩に対して１：１のモル比で存在する。有機カーボネートを含むと、「塩中水」の環境では水の電気化学安定性をさらに増加できることが発見されている。いずれの特定の理論にも束縛されるものではないが、個々の有機カーボネート分子は、分散した水分子と水素結合を形成し、個々の水分子をさらに単離し、電解質組成物１５０の水性成分を電気化学的分解／電解に対してより安定化できると考えられる。
いくつかの実施形態において、リチウムフルオロアルキルスルホニル塩は、電解質組成物１５０において少なくとも０．１モル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．２のモル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．３のモル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．４のモル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．５のモル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．６のモル分率で存在してもよく、他の実施形態において、少なくとも０．７のモル分率で存在してもよい。以下に議論される特定の例では、リチウムフルオロアルキルスルホニル塩は、電解質組成物１５０の中において、少なくとも０．３のモル分率で存在する。
図４を参照すると、本開示の例示的なＬｉイオン電池１００のサイクリックボルタモグラムが示されている。図４のＬｉイオン電池１００は、アノード活物質としてのＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を有するアノードと、カソード活物質としてのＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４を有するカソードと、を含む。図２のＬｉイオン電池１００は、モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＤＥＣ：水から形成された電解質組成物１４０をさらに含む。図４に示されるように、Ｌｉイオン電池１００は、充放電の両方の間に、約１．６Ｖから５．０Ｖを超える電位窓を横切る安定した電流プラトーによって示されるように、電気化学的安定性を示す。これは、水系電解質を有するＬｉイオン電池１００の顕著的に広い電位窓を示唆する。
図５は、酸化還元電位にしたがって軸に沿って分布されたリチウムイオン電池のための種々の望ましいアノード及びカソード材料の概略図である。ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、５０１；ＬｉＣｏＰＯ４、５０２；ＬｉＭｎ２Ｏ４、５０３；ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、５０４；ＬｉＣｏＯ２、５０５；ＬｉＦｅ（ＰＯ４）、５０６；及びＶ２Ｏ５、５０７を含む有用なカソード活物質について、酸化還元電位が示されている。Ｍｏ６Ｓ８、５１０；Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、５１１；及びグラファイト５２０を含む有用なアノード活物質についても、酸化還元電位が示されている。２．０Ｖで標記した括弧は、従来の水系リチウムイオン電解質の電位窓を表す。３．２Ｖで標記した括弧は、図２のサイクリックボルタンメトリーの結果から示された本開示の電解質組成物の電位窓を表す。図５に示すように、本開示の電解質組成物は、既存のリチウムイオン電解質と比較して、多くの追加の望ましいアノード及びカソード活物質を用いる多くの様々な電極対の使用を可能にする。
よって、本開示のＬｉイオン電池１００のいくつかの実施形態において、カソード１３０は、アノード１２０よりも少なくとも２．０Ｖ高い酸化還元電位を有する。本開示のＬｉイオン電池１００のいくつかの実施形態において、カソード１３０は、アノード１２０よりも少なくとも２．５Ｖ高い酸化還元電位を有する。本開示のＬｉイオン電池１００のいくつかの他の実施形態において、カソード１３０は、アノード１２０よりも少なくとも３．０Ｖ高い酸化還元電位を有する。
図６は、図４のＬｉイオン電池１００についての第１回目のサイクル及び第１０回目のサイクルにおける充電及び放電の曲線を示す。図６に示されるように、Ｌｉイオン電池１００は、電極対１４０によって決定された理論電位と同じように、約３Ｖの放電電位を有することが確認される。図７〜９は、図４及び６と同様にＬｉイオン電池１００の結果を示すが、電解質組成物１００のＤＥＣ部分の代わりに、それぞれ等モル量のＤＭＣ、ＥＣ、及びＰＣを用いた。
図６〜９の充放電曲線の比較から、Ｌｉイオン電池１００の４つ全ては、電池の理論的な放電電位に近似する約３Ｖの安定な放電電位を有することが示されている。図６〜９の充放電曲線の比較から、環状有機カーボネート、ＥＣ又はＰＣを有する電解質組成物１５０を含むＬｉイオン電池１００は、電池の放電容量の比較的大きい部分について、３Ｖの比較的平坦な平坦部を有することも示されている。また、環状有機カーボネート、ＰＣを有する電解質組成物１５０を有するＬｉイオン電池１００は、１回目と１０回目の放電の間に初期容量の最大部分を保持する。したがって、環状有機カーボネートを有する本開示の電解質組成物１５０は、他の点では同一の電解質組成物１５０又は非環状有機カーボネートを含む電解質組成物１５０と比較して、優れた電気化学的特性を有する傾向がある。
本発明はさらに以下の実施例によって説明される。これらの実施例は、本発明の特定の実施形態を例示するために提供され、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。
実施例１〜４ Ｌｉイオン電池の準備
２０３２−型コインセルに、導電性集電体上にＰＶｄＦバインダー及び導電性炭素と組み合わせたＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を有するアノードを取り付ける。この電池（セル）に、導電性集電体上にＰＶｄＦバインダー及び導電性炭素と組み合わせたＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４から形成されたカソードをさらに取り付ける。すべてのアノード及びカソードはガラスファイバーセパレータによって分離されており、ここで、このガラスファイバーセパレータは、電解質組成物で浸潤されている。かような電池が４つ準備され、それぞれの電池において以下の電解質組成物が使用される：（ｉ）モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＤＥＣ：水、（ｉｉ）モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＤＭＣ：水、（ｉｉｉ）モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＥＣ：水、及び（ｉｖ）モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＰＣ：水。モル比１：１：１のＬｉＴＦＳＩ：ＤＥＣ：水の電解質組成物を有する電池に対して、標準手順に従い、約−０．８Ｖから６．２Ｖの電位範囲にわたって、サイクリックボルタンメトリーが分析される。
充放電評価
４つの電池のそれぞれに対して、１．０ｍＡ／ｃｍ２のレートで、３．４又は３．５Ｖのカットオフで充電し、そして１．０ｍＡ／ｃｍ２のレートで、２．５〜２．８Ｖのカットオフで放電させた。評価温度は２５℃である。電位をモニターし、実施例１〜４の電池（ｉ）〜（ｉｖ）の結果は、それぞれ図６〜９に示される。
上記の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その用途又は使用を限定するものでは決してない。本明細書で使用される、Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つとの語句は、非排他的論理「又は」を使用して、論理「Ａ又はＢ又はＣ」を意味すると解釈されるべきである。方法の中における様々な工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で実行されてもよいことを理解されたい。範囲の開示は、全ての範囲の開示及び全範囲内の細分された範囲を含む。
本明細書で使用される見出し（「背景」及び「要約」など）及びサブ見出しは、本開示内のトピックの一般的な構成のみを意図したものであり、技術の開示又はその側面を限定するものではない。記載された特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加の特徴を有する他の実施形態、又は記載された特徴の異なる組合せを組み込む他の実施形態を排除することを意図しない。
本明細書において、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」並びにそれらの変形は、非限定的であるように意図しており、それに続くアイテム又は列挙されたアイテムは、本技術のデバイス及び方法においても有用であり得、他の同様のアイテムを排除するものではない。同様に、「できる（ｃａｎ）」及び「してもよい（ｍａｙ）」という用語並びにそれらの変形は、ある実施形態が特定の要素又は特徴を含むことができることを意味し、それらを含まない本技術の他の実施形態を排除するものではない。
本発明の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、本開示の真の範囲は、限定的ではない。これは、明細書及び添付の特許請求の範囲を学んだ当業者には他の改変が明らかになるであろうことによる。本明細書における１つの態様又は様々な態様への言及は、実施形態又は特定のシステムに関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態又は態様に含まれることを意味する。「１つの態様において」という語句（又はその変形形態）の出現は、必ずしも同じ態様又は実施形態を指すとは限らない。また、本明細書で論じる様々な方法の工程は、図示の順序と同じ順序で行う必要はなく、各態様又は実施形態は各方法工程に対して必ずしも必要ではないことも理解されたい。
上述した実施形態の説明は、例示及び説明のために提供されたものである。それは、網羅的であること、又は開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されず、適用可能であれば、交換可能であり、特に示されていない又は記載されていなくても、選択された態様において使用可能である。同じものは、多くの様式で変化し得る。そのような変更は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、そのような変更のすべては、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (20)

  1. リチウムフルオロアルキルスルホニル塩、
    有機カーボネート、ここでこの有機カーボネートは、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜５０：１の範囲である第１のモル比で存在する、及び
    水、ここでこの水は、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜１０：１の範囲である第２のモル比で存在する、
    を有する、電解質組成物。
  2. 前記第１のモル比が、０．５：１〜２０：１の範囲（両端の値を含む）である、請求項１に記載の電解質組成物。
  3. 前記第２のモル比が、０．５：１〜５：１の範囲（両端の値を含む）である、請求項１に記載の電解質組成物。
  4. 前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩が、前記電解質組成物の少なくとも０．３のモル分率で存在する、請求項１に記載の電解質組成物。
  5. 前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩がＬｉＴＦＳＩを含む、請求項１に記載の電解質組成物。
  6. 前記有機カーボネートが環状有機カーボネートを含む、請求項１に記載の電解質組成物。
  7. 前記有機カーボネートが、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電解質組成物。
  8. アノード、
    カソード、及び
    前記アノードと前記カソードとを互いにイオン連通状態にする、電解質組成物
    を含む、リチウムイオン電池であって、
    前記電解質組成物が、
    リチウムフルオロアルキルスルホニル塩、
    有機カーボネート、ここでこの有機カーボネートは、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜５０：１の範囲（両端の値を含む）である第１のモル比で存在する、及び
    水、ここでこの水は、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩に対して、０．１：１〜１０：１の範囲（両端の値を含む）である第２のモル比で存在する、
    を含む、リチウムイオン電池。
  9. 前記第１のモル比が、０．５：１〜２０：１の範囲（両端の値を含む）である、請求項８に記載のリチウム電池。
  10. 前記第２のモル比が、０．５：１〜５：１の範囲（両端の値を含む）である、請求項８に記載のリチウム電池。
  11. 前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩が、前記電解質組成物の少なくとも０．３のモル分率で存在する、請求項８に記載のリチウム電池。
  12. 前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩がＬｉＴＦＳＩを含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  13. 前記有機カーボネートが環状有機カーボネートを含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  14. 前記有機カーボネートが、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  15. 前記カソードが、前記アノードの酸化還元電位よりも少なくとも２．５Ｖ高い酸化還元電位を有する、請求項８に記載のリチウム電池。
  16. 前記カソードが、前記アノードの酸化還元電位よりも３．０Ｖ高い酸化還元電位を有する、請求項８に記載のリチウム電池。
  17. 前記カソードが、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＦｅ（ＰＯ４）、ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４、及びＬｉＣｏＰＯ４の少なくとも１つを含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  18. 前記アノードが、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｍｏ６Ｓ８、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７、ＴｉＳ４、ＮｂＳ５、Ｌｉテレフタレート（Ｃ８Ｈ４Ｌｉ２Ｏ４）、シリコン、硫黄、及びグラファイトの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  19. 前記アノードがＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を含み、かつ前記カソードがＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４を含む、請求項８に記載のリチウム電池。
  20. 前記アノードがＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を含み、前記カソードがＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４を含み、前記リチウムフルオロアルキルスルホニル塩がＬｉＴＦＳＩを含み、前記有機カーボネートがプロピレンカーボネートを含み、前記第１のモル比が１：１であり、かつ前記第２のモル比が１：１である、請求項８に記載のリチウム電池。
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