JP7014228B2 - マグネシウム二次電池及び電解液、並びに、電解液の製造方法 - Google Patents
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Description
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4以下であり、好ましくは4未満であり、以て、電解質との相互作用が弱い状態の溶媒が減少させられている。
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液であって、
ラマン分光測定において、測定ピークの中で、(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)が異なる場合、ピーク位置又は強度の変化が最も少ないラマンスペクトル強度のピーク値に基づき、電解液のラマンスペクトル強度及び溶媒のラマンスペクトル強度の正規化処理を行い、電解質との相互作用が無い溶媒のラマンシフトの値RS1における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI11、電解液のラマンスペクトル強度をI12とし、電解質と強く相互作用している溶媒のラマンシフトの値RS2における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI21、電解液のラマンスペクトル強度をI22としたとき、
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する。
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
溶解したマグネシウム塩と強く相互作用している溶媒分子の、マグネシウムに対する存在比は、0.5以上である。
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4未満である。
マグネシウム塩を粉砕した後、溶媒と混合し、加熱および撹拌する。
1.本開示の第1の態様~第4の態様に係るマグネシウム二次電池及び電解液、並びに、電解液の製造方法、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様~第4の態様に係るマグネシウム二次電池及び電解液、並びに、電解液の製造方法)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1のマグネシウム二次電池の応用例)
5.その他
本開示の第1の態様~第4の態様に係る電解液、あるいは又、本開示の第1の態様~第4の態様に係るマグネシウム二次電池における電解液(以下、これらの電解液を総称して、『本開示の電解液等』と呼ぶ場合がある)において、スルホンは、R1R2SO2(式中、R1およびR2は、それぞれ独立にアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る形態とすることができる。
マグネシウム塩-Aが可溶な低沸点溶媒にマグネシウム塩-Aを溶解させた後、
低沸点溶媒にマグネシウム塩-Aを溶解させた溶液にスルホンを溶解させ、次いで、
スルホンを溶解させた溶液から低沸点溶媒を除去する、
各工程に基づき製造することができる。
負極集電体を構成する材料としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、モリブデン、マグネシウムおよび/またはマグネシウム化合物等の金属箔あるいは合金箔、金属板および合金板を挙げることができる。
この電動車両には、例えば、電気自動車、電動バイク、電動自転車、鉄道車両等の他、所謂ハイブリッド車が含まれる。
具体的には、図1に実施例1のマグネシウム二次電池の模式的な分解図を示すように、実施例1のマグネシウム二次電池は、例えば、CR2016タイプのコイン電池20から構成されており、
少なくとも正極活物質層23Bを備えた正極部材23(実施例1にあっては、具体的には、正極集電体23A及び正極活物質層23Bを備えた正極部材23)、
正極部材23(より具体的には、正極活物質層23B)に対向して配設されたセパレータ24、
セパレータ24に対向して配設されたマグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材25、及び、
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液、
を備えたマグネシウム二次電池である。
・正極活物質構成材料
硫黄(S) :和光純薬株式会社製
・導電助剤
ケッチェンブラック :ライオン株式会社製ECP600JD
・結着剤
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE):旭硝子株式会社製
・負極部材構成材料
マグネシウム板 :リカザイ株式会社製
純度99.9%、厚さ0.20mm
・電解液構成材料
MgCl2(無水物) : シグマアルドリッチ製
エチルノルマルプロピルスルホン(EnPS)
:富山薬品工業株式会社製電池用脱水仕様
・セパレータ構成材料 :アドバンテック株式会社製
グラスフィルターGC50
Mgモル比 図2Aにおける表示記号
実施例1A 2 A
実施例1B 3 B
実施例1C 4 C
比較例1 8 D
EnPS --- E
I11:7.0
I21:2.9
I12 I22 I12/I11 I22/I21
実施例1A 2.9 2.6 0.4 0.9
実施例1B 3.9 2.1 0.6 0.6
実施例1C 4.0 1.6 0.6 0.4
比較例1 5.7 0.9 0.8 0.2
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する電解液から成るマグネシウム二次電池とすることで、優れた特性を有するマグネシウム二次電池を提供することができる。
If :フリーな溶媒(EnPS)のピーク面積(ここではラマンシフトR1=1125cm-1のピーク面積)
Cf :フリーな溶媒(EnPS)の濃度
Jf :フリーな溶媒(EnPS)のモルラマン散乱係数
CMg:マグネシウムの濃度
Cs :全溶媒の濃度
n :溶媒和数
If=Jf・Cf (B)
If/CMg=Jf(Cs/CMg-n)
=10994(Cs/CMg-1.2)
となった。
電池パックは、本開示のマグネシウム二次電池を用いた電源であり、所謂組電池等である。電動車両は、本開示のマグネシウム二次電池を駆動用電源として作動(走行)する車両であり、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車等)であってもよい。電力貯蔵システム(電力供給システム)は、本開示のマグネシウム二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システム(電力供給システム)では、電力貯蔵源である本開示のマグネシウム二次電池に電力が蓄積されているため、電力を利用して家庭用の電気製品等が使用可能となる。電動工具は、本開示のマグネシウム二次電池を駆動用の電源として可動部(例えばドリル等)が可動する工具である。電子機器や電気機器は、本開示のマグネシウム二次電池を作動用の電源(電力供給源)として各種機能を発揮する機器である。
正極集電体 厚さ20μmのニッケル箔
正極活物質層 片面当たり厚さ50μm
正極リード部 厚さ100μmのニッケル箔
負極集電体 厚さ20μmの銅箔
負極活物質層 片面当たり厚さ50μm
負極リード部 厚さ100μmのニッケル(Ni)箔
密着フィルム201は、正極リード部223及び負極リード部225に対して密着性を有する材料、例えば、ポリオレフィン樹脂等、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂から成る。
この場合、MOSFETの寄生ダイオードによってダイオード1023,1025が構成される。MOSFETとして、pチャネル型FETを用いる場合、スイッチ制御部1020は、充電制御スイッチ1022及び放電制御スイッチ1024のそれぞれのゲート部に、制御信号DO及び制御信号COを供給する。充電制御スイッチ1022及び放電制御スイッチ1024は、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によって導通する。即ち、通常の充電及び放電動作では、制御信号CO及び制御信号DOをローレベルとし、充電制御スイッチ1022及び放電制御スイッチ1024を導通状態とする。そして、例えば過充電若しくは過放電の際には、制御信号CO及び制御信号DOをハイレベルとし、充電制御スイッチ1022及び放電制御スイッチ1024を閉状態とする。
マグネシウム塩が可溶な低沸点溶媒にマグネシウム塩を溶解させ、次いで、
低沸点溶媒にマグネシウム塩を溶解させた溶液にスルホン(具体的には、前述したスルホン)を溶解させた後、
スルホンを溶解した溶液から加温減圧により低沸点溶媒を除去することで得ることができる。
[A01]《電解液:第1の態様》
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4以下であり、以て、電解質との相互作用が弱い状態の溶媒が減少させられている電解液。
[A02]《電解液:第2の態様》
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液であって、
ラマン分光測定において、測定ピークの中で、(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)が異なる場合、ピーク位置又は強度の変化が最も少ないラマンスペクトル強度のピーク値に基づき、電解液のラマンスペクトル強度及び溶媒のラマンスペクトル強度の正規化処理を行い、電解質との相互作用が無い溶媒のラマンシフトの値RS1における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI11、電解液のラマンスペクトル強度をI12とし、電解質と強く相互作用している溶媒のラマンシフトの値RS2における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI21、電解液のラマンスペクトル強度をI22としたとき、
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する電解液。
[A03]《電解液:第3の態様》
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
溶解したマグネシウム塩と強く相互作用している溶媒分子の、マグネシウムに対する存在比は、0.5以上である電解液。
[A04]スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
全溶媒に対する、電解質との相互作用が無い溶媒の割合は、3/4以下である電解液。
[A05]《電解液:第4の態様》
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4未満である電解液。
[A06](スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4未満である[A01]に記載の電解液。
[A07]スルホンは、R1R2SO2(式中、R1、R2はアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の電解液。
[A08]アルキルスルホンは、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチル-n-プロピルスルホン、メチル-i-プロピルスルホン、メチル-n-ブチルスルホン、メチル-i-ブチルスルホン、メチル-s-ブチルスルホン、メチル-t-ブチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチル-n-プロピルスルホン、エチル-i-プロピルスルホン、エチル-n-ブチルスルホン、エチル-i-ブチルスルホン、エチル-s-ブチルスルホン、エチル-t-ブチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、ジ-i-プロピルスルホン、n-プロピル-n-ブチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、i-ブチルエチルスルホン、s-ブチルエチルスルホン及びジ-n-ブチルスルホンから成る群より選ばれた少なくとも1種類のアルキルスルホンであり、アルキルスルホン誘導体はエチルフェニルスルホンである[A07]に記載の電解液。
[A09]マグネシウム塩は、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸マグネシム、硫酸マグネシム、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、ホウ素化水素マグネシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフェニルホウ酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホニルイミド酸マグネシウム、ビスパーフルオロアルキルスルホニルイミドマグネシウム、トリスパーフルオロアルキルスルホニルメチドマグネシウム、チオシアン酸マグネシウム、ビス(2,4,4―トリメチルペンチル)ホスフィン酸マグネシウム、及び、ヘキサアルキルジシアジドマグネシウム[Mg(HRDS)2]、但し、Rはアルキル基から成る群より選択された少なくとも1種類のマグネシウム塩から成る群より選ばれた少なくとも1種類のマグネシウム塩を含む[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の電解液。
[A10]スルホンは、エチル-n-プロピルスルホンを含み、
マグネシウム塩は、塩化マグネシウムを含む[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の電解液。
[B01]《電解液の製造方法》
スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液の製造方法であって、
マグネシウム塩を粉砕した後、溶媒と混合し、加熱、撹拌する、電解液の製造方法。
[B02]《電解液の製造方法》
[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の電解液の製造方法であって、
マグネシウム塩を粉砕した後、溶媒と混合し、加熱、撹拌する、電解液の製造方法。
[B03]スルホンは、R1R2SO2(式中、R1、R2はアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る[B01]又は[B02]の電解液の製造方法。
[B04]アルキルスルホンは、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチル-n-プロピルスルホン、メチル-i-プロピルスルホン、メチル-n-ブチルスルホン、メチル-i-ブチルスルホン、メチル-s-ブチルスルホン、メチル-t-ブチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチル-n-プロピルスルホン、エチル-i-プロピルスルホン、エチル-n-ブチルスルホン、エチル-i-ブチルスルホン、エチル-s-ブチルスルホン、エチル-t-ブチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、ジ-i-プロピルスルホン、n-プロピル-n-ブチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、i-ブチルエチルスルホン、s-ブチルエチルスルホン及びジ-n-ブチルスルホンから成る群より選ばれた少なくとも1種類のアルキルスルホンであり、アルキルスルホン誘導体はエチルフェニルスルホンである[B03]に記載の電解液の製造方法。
[B05]マグネシウム塩は、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸マグネシム、硫酸マグネシム、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、ホウ素化水素マグネシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフェニルホウ酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホニルイミド酸マグネシウム、ビスパーフルオロアルキルスルホニルイミドマグネシウム、トリスパーフルオロアルキルスルホニルメチドマグネシウム、チオシアン酸マグネシウム、ビス(2,4,4―トリメチルペンチル)ホスフィン酸マグネシウム、及び、ヘキサアルキルジシアジドマグネシウム[Mg(HRDS)2]、但し、Rはアルキル基から成る群より選択された少なくとも1種類のマグネシウム塩から成る群より選ばれた少なくとも1種類のマグネシウム塩を含む[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の電解液の製造方法。
[B06]スルホンは、エチル-n-プロピルスルホンを含み、
マグネシウム塩は、塩化マグネシウムを含む[B01]又は[B02]に記載の電解液の製造方法。
[C01]《マグネシウム二次電池:第1の態様》
硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)が4以下であり、以て、電解質との相互作用が弱い状態の溶媒が減少させられている電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C02]《マグネシウム二次電池:第2の態様》
硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
ラマン分光測定において、測定ピークの中で、(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)が異なる場合、ピーク位置又は強度の変化が最も少ないラマンスペクトル強度のピーク値に基づき、電解液のラマンスペクトル強度及び溶媒のラマンスペクトル強度の正規化処理を行い、電解質との相互作用が無い溶媒のラマンシフトの値RS1における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI11、電解液のラマンスペクトル強度をI12とし、電解質と強く相互作用している溶媒のラマンシフトの値RS2における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI21、電解液のラマンスペクトル強度をI22としたとき、
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C03]《マグネシウム二次電池:第3の態様》
硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
溶解したマグネシウム塩と強く相互作用している溶媒分子の、マグネシウムに対する存在比は0.5以上である電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C04]硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
全溶媒に対する、電解質との相互作用が無い溶媒の割合は、3/4以下である電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C05]《マグネシウム二次電池:第4の態様》
硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)が4未満である電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C06]硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の電解液から成るマグネシウム二次電池。
[C07](スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値(Mgモル比)は4未満である[C01]に記載のマグネシウム二次電池。
[C08]スルホンは、R1R2SO2(式中、R1、R2はアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る[C01]乃至[C07]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池。
[C09]アルキルスルホンは、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチル-n-プロピルスルホン、メチル-i-プロピルスルホン、メチル-n-ブチルスルホン、メチル-i-ブチルスルホン、メチル-s-ブチルスルホン、メチル-t-ブチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチル-n-プロピルスルホン、エチル-i-プロピルスルホン、エチル-n-ブチルスルホン、エチル-i-ブチルスルホン、エチル-s-ブチルスルホン、エチル-t-ブチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、ジ-i-プロピルスルホン、n-プロピル-n-ブチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、i-ブチルエチルスルホン、s-ブチルエチルスルホン及びジ-n-ブチルスルホンから成る群より選ばれた少なくとも1種類のアルキルスルホンであり、アルキルスルホン誘導体はエチルフェニルスルホンである[C08]に記載のマグネシウム二次電池。
[C10]マグネシウム塩は、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸マグネシム、硫酸マグネシム、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、ホウ素化水素マグネシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフェニルホウ酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホニルイミド酸マグネシウム、ビスパーフルオロアルキルスルホニルイミドマグネシウム、トリスパーフルオロアルキルスルホニルメチドマグネシウム、チオシアン酸マグネシウム、ビス(2,4,4―トリメチルペンチル)ホスフィン酸マグネシウム、及び、ヘキサアルキルジシアジドマグネシウム[Mg(HRDS)2]、但し、Rはアルキル基から成る群より選択された少なくとも1種類のマグネシウム塩から成る群より選ばれた少なくとも1種類のマグネシウム塩を含む[C01]乃至[C09]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池。
[C11]スルホンは、エチル-n-プロピルスルホンを含み、
マグネシウム塩は、塩化マグネシウムを含む[C01]乃至[C07]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池。
[D01]《電池パック》
二次電池、二次電池に関する制御を行う制御手段、及び、二次電池を内包する外装を有する電池パックであって、
二次電池は、[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池から成る電池パック。
[D02]《電子機器》
二次電池から電力の供給を受ける電子機器であって、
二次電池は、[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池から成る電子機器。
[D03]《電動車両》
二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置、及び、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置を有する電動車両であって、
二次電池は、[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池から成る電動車両。
[D04]《電力システム》
二次電池から電力の供給を受け、及び/又は、電力源から二次電池に電力を供給するように構成された電力システムであって、
二次電池は、[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池から成る電力システム。
[D05]《電力貯蔵用電源》
二次電池を有し、電力が供給される電子機器が接続されるように構成された電力貯蔵用電源であって、
二次電池は、[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池から成る電力貯蔵用電源。
Claims (18)
- スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値は4以下であり、以て、電解質との相互作用が弱い状態の溶媒が減少させられている電解液。 - スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液であって、
ラマン分光測定において、測定ピークの中で、(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)が異なる場合、ピーク位置又は強度の変化が最も少ないラマンスペクトル強度のピーク値に基づき、電解液のラマンスペクトル強度及び溶媒のラマンスペクトル強度の正規化処理を行い、電解質との相互作用が無い溶媒のラマンシフトの値RS1における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI11、電解液のラマンスペクトル強度をI12とし、電解質と強く相互作用している溶媒のラマンシフトの値RS2における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI21、電解液のラマンスペクトル強度をI22としたとき、
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する電解液。 - スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
溶解したマグネシウム塩と強く相互作用している溶媒分子の、マグネシウムに対する存在比は、0.5以上である電解液。 - スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値は4未満である電解液。 - (スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値は4未満である請求項1に記載の電解液。
- スルホンは、R1R2SO2(式中、R1およびR2はそれぞれ独立にアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電解液。
- アルキルスルホンは、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチル-n-プロピルスルホン、メチル-i-プロピルスルホン、メチル-n-ブチルスルホン、メチル-i-ブチルスルホン、メチル-s-ブチルスルホン、メチル-t-ブチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチル-n-プロピルスルホン、エチル-i-プロピルスルホン、エチル-n-ブチルスルホン、エチル-i-ブチルスルホン、エチル-s-ブチルスルホン、エチル-t-ブチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、ジ-i-プロピルスルホン、n-プロピル-n-ブチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、i-ブチルエチルスルホン、s-ブチルエチルスルホン及びジ-n-ブチルスルホンから成る群より選ばれた少なくとも1種類のアルキルスルホンであり、アルキルスルホン誘導体はエチルフェニルスルホンである請求項6に記載の電解液。
- マグネシウム塩は、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸マグネシム、硫酸マグネシム、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、ホウ素化水素マグネシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフェニルホウ酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホニルイミド酸マグネシウム、ビスパーフルオロアルキルスルホニルイミドマグネシウム、トリスパーフルオロアルキルスルホニルメチドマグネシウム、チオシアン酸マグネシウム、ビス(2,4,4―トリメチルペンチル)ホスフィン酸マグネシウム、及び、ヘキサアルキルジシアジドマグネシウム[Mg(HRDS)2]、但し、Rはアルキル基から成る群より選択された少なくとも1種類のマグネシウム塩から成る群より選ばれた少なくとも1種類のマグネシウム塩を含む請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電解液。
- スルホンは、エチル-n-プロピルスルホンを含み、
マグネシウム塩は、塩化マグネシウムを含む請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電解液。 - スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成る電解液の製造方法であって、
マグネシウム塩を粉砕した後、溶媒と混合し、加熱および撹拌し、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値は4以下である電解液の製造方法。 - スルホンは、R1R2SO2(式中、R1およびR2はそれぞれ独立にアルキル基を表す)で表されるアルキルスルホン、又は、アルキルスルホン誘導体から成る請求項10に電解液の製造方法。
- アルキルスルホンは、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチル-n-プロピルスルホン、メチル-i-プロピルスルホン、メチル-n-ブチルスルホン、メチル-i-ブチルスルホン、メチル-s-ブチルスルホン、メチル-t-ブチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチル-n-プロピルスルホン、エチル-i-プロピルスルホン、エチル-n-ブチルスルホン、エチル-i-ブチルスルホン、エチル-s-ブチルスルホン、エチル-t-ブチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、ジ-i-プロピルスルホン、n-プロピル-n-ブチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、i-ブチルエチルスルホン、s-ブチルエチルスルホン及びジ-n-ブチルスルホンから成る群より選ばれた少なくとも1種類のアルキルスルホンであり、アルキルスルホン誘導体はエチルフェニルスルホンである請求項11に記載の電解液の製造方法。
- マグネシウム塩は、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸マグネシム、硫酸マグネシム、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、ホウ素化水素マグネシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフェニルホウ酸マグネシウム、ヘキサフルオロリン酸マグネシウム、ヘキサフルオロヒ酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホン酸マグネシウム、パーフルオロアルキルスルホニルイミド酸マグネシウム、ビスパーフルオロアルキルスルホニルイミドマグネシウム、トリスパーフルオロアルキルスルホニルメチドマグネシウム、チオシアン酸マグネシウム、ビス(2,4,4―トリメチルペンチル)ホスフィン酸マグネシウム、及び、ヘキサアルキルジシアジドマグネシウム[Mg(HRDS)2]、但し、Rはアルキル基から成る群より選択された少なくとも1種類のマグネシウム塩から成る群より選ばれた少なくとも1種類のマグネシウム塩を含む請求項10に記載の電解液の製造方法。
- スルホンは、エチル-n-プロピルスルホンを含み、
マグネシウム塩は、塩化マグネシウムを含む請求項10に記載の電解液の製造方法。 - 硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値が4以下であり、以て、電解質との相互作用が弱い状態の溶媒が減少させられている電解液から成るマグネシウム二次電池。 - 硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
ラマン分光測定において、測定ピークの中で、(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)が異なる場合、ピーク位置又は強度の変化が最も少ないラマンスペクトル強度のピーク値に基づき、電解液のラマンスペクトル強度及び溶媒のラマンスペクトル強度の正規化処理を行い、電解質との相互作用が無い溶媒のラマンシフトの値RS1における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI11、電解液のラマンスペクトル強度をI12とし、電解質と強く相互作用している溶媒のラマンシフトの値RS2における溶媒単独のラマンスペクトル強度をI21、電解液のラマンスペクトル強度をI22としたとき、
I12/I11≦0.6
又は、
0.4≦I22/I21
を満足する電解液から成るマグネシウム二次電池。 - 硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
溶解したマグネシウム塩と強く相互作用している溶媒分子の、マグネシウムに対する存在比は0.5以上である電解液から成るマグネシウム二次電池。 - 硫黄又は硫黄化合物を含む正極部材、マグネシウム又はマグネシウム化合物を含む負極部材、及び、電解液を備えたマグネシウム二次電池であって、
電解液は、スルホンから成る溶媒、及び、溶媒に溶解したマグネシウム塩から成り、且つ、
(スルホンのモル数)/(マグネシウム塩を構成するマグネシウムのモル数)の値が4未満である電解液から成るマグネシウム二次電池。
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