TWI646083B - 化合物、非水性電解質以及蓄電裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種傳導性高且黏度低的包含化合物的非水性溶劑。還提供一種使用該非水性溶劑的高性能蓄電裝置。一種包括離子液體的蓄電裝置，該離子液體包括包含具有一個以上的取代基的五元雜芳環的陽離子及陰離子，其特徵在於，其中一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。

Description

化合物、非水性電解質以及蓄電裝置
本發明的一個方式係關於化合物、使用該化合物的非水性電解質以及使用該非水性電解質的蓄電裝置。
本發明的一個方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個方式的技術領域係關於物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個方式係關於製程(process)、機器(machine)、製造品(manufacture)或組合物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個方式的技術領域的一個例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
蓄電裝置是指具有蓄電功能的所有元件及裝置。
近年來，對鋰離子二次電池、鋰離子電容器 及空氣電池等各種蓄電裝置的研究開發日益火熱。尤其是，伴隨手機、智慧手機、膝上型個人電腦等可攜式資訊終端、可攜式音樂播放機、數位相機等電子裝置、醫療設備、混合動力汽車(HEV)、電動汽車(EV)或插電式混合動力汽車(PHEV)等新一代清潔能源汽車等的半導體產業的發展，高輸出、高能量密度的鋰離子二次電池的需求量劇增，作為能夠充電的能量供應源，成為現代資訊化社會中不可缺少的物品。
如此，鋰離子二次電池在各種領域或用途中使用。其中，鋰離子二次電池需要具有高能量密度、優良的循環特性及在各種工作環境下的安全性等特性。
常用的鋰離子二次電池大多包括包含非水性溶劑和具有鋰離子的鋰鹽的非水性電解質(也稱為非水性電解液)。並且，作為該非性水電解質常使用的有機溶劑有具有高介電常數及良好的離子導電性的碳酸亞乙酯等有機溶劑等。
但是，上述有機溶劑具有揮發性及低燃點，當將該有機溶劑用於鋰離子二次電池時，由於內部短路或過充電等而使鋰離子二次電池的內部溫度上升，從而有可能會導致鋰離子二次電池的破裂或著火等。
考慮到上述問題，已在研討將具有阻燃性及難揮發性的離子液體(也稱為常溫融化鹽)用作鋰離子二次電池的非水性電解質的非水性溶劑。作為離子液體，例如有包含乙基甲基咪唑鎓(EMI)陽離子的離子液體、包 含N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(P13)陽離子的離子液體或者包含N-甲基-N-丙基呱啶鎓(PP13)陽離子的離子液體等(參照專利文獻1)。
另外，公開了藉由改進離子液體的陰離子成分及陽離子成分，從而使用具有低黏度、低融化點以及高導電性的離子液體的鋰離子二次電池(參照專利文獻2)。
〔習知技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本專利申請公開第2003-331918號公報
[專利文獻2]國際專利申請公開第2005/63773號
作為鋰離子二次電池的非水性電解質的溶劑，以離子液體為代表的非水性溶劑的開發雖然有進展，但是在黏度、融化點、傳導性或成本等各種方面還有改善的餘地，因此期待更優良的非水性溶劑的開發。
例如，作為非水性溶劑，當使用陽離子成分採用脂肪族化合物的陽離子的離子液體時，由於該離子液體的黏度高，因此離子(例如鋰離子)的傳導性低。另外，當將該離子液體用於鋰離子二次電池時，在低溫環境(尤其是0℃以下)下，該離子液體(具體地，包含該離 子液體的電解質)的電阻增高，從而該鋰離子電池不能作為電池工作。
另外，包含咪唑鎓陽離子的離子液體在高溫下的循環特性有時不好。這可能是因為由於咪唑鎓陽離子的還原電位低導致的還原分解的緣故。因此，大幅度改變具有咪唑環的咪唑鎓陽離子的還原電位可能是不容易的。
鑒於上述問題，本發明的一個方式的目的是提供一種構成離子液體的化合物，該化合物滿足如下特性中的至少一個：包含由該化合物構成的離子液體的非水性溶劑在低溫環境下的鋰傳導性高；耐熱性高；能夠使用的溫度範圍廣；凝固點(融化點)低；以及黏度低等特性。另外，本發明的一個方式的目的是提供一種使用包含上述離子液體的非水性電解質的蓄電裝置，該非性水電解質滿足如下特性中的至少一個：該非水性電解質的鋰傳導性高；在低溫環境下呈現高鋰傳導性；耐熱性高；能夠使用的溫度範圍廣；凝固點(融化點)低；以及黏度低等特性。另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種改善高溫下的蓄電裝置的循環特性的化合物。另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種還原電位高的化合物。另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種新穎的化合物。
另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種包含能夠製造具有高性能的蓄電裝置的化合物的非水性溶劑。另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種具有高性能的蓄電裝置。另外，本發明的一個方式的目的是： 提供一種安全性高的蓄電裝置。另外，本發明的一個方式的目的是：提供一種新穎的蓄電裝置。
注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發明的一個方式不一定必須要實現所有上述目的。上述以外的目的可從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載顯而易見，且可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中提煉出上述以外的目的。
本發明的一個方式使用黏度低的包含咪唑鎓陽離子的離子液體。本發明的一個方式是一種化合物，其特徵在於包括：由通式(G1)表示的陽離子；以及陰離子，其中陰離子為一價醯胺基陰離子(amide anion)、一價甲基化物陰離子(methide anion)、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基。另外，式中A1至A4分別獨立表示亞甲基或氧原子，並且A1至A4中的至少一個為氧原子)。
本發明的另一個方式是一種化合物，其特徵在於包括：由通式(G1)表示的陽離子；以及陰離子，其中陰離子為雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基。另外，式中A1至A4分別獨立表示亞甲基或氧原子，並且A1至A4中的至少一個為氧原子)。
本發明的另一個方式是一種化合物，其特徵在於包括：由通式(G1)表示的陽離子；以及陰離子，其中陰離子為雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或甲基。另外，式中A1至A4分別獨立地表示亞甲基或氧原子，並且A1至A4中的至少一個為氧原子)。
本發明的另一個方式是一種化合物，其包括：由通式(G2)表示的陽離子；以及一價陰離子。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基)。
本發明的另一個方式是一種化合物，其特徵在於包 括：由通式(G2)表示的陽離子；以及陰離子，其中陰離子為一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基)。
本發明的另一個方式是一種化合物，其特徵在於包括：由通式(G3)表示的陽離子；以及陰離子，其中陰離子為一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。
(R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基)。
本發明的另一個方式是一種非水性電解質，其包括：鹼金屬鹽；以及非水性溶劑，其特徵在於，所述非水性溶 劑包含上述化合物中的任一種。
本發明的另一個方式是一種包括離子液體的蓄電裝置，該離子液體包括具有五元雜芳環的陽離子及陰離子，其特徵在於，所述五元雜芳環具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
本發明的另一個方式是一種包括離子液體的蓄電裝置，該離子液體包括具有單環式五元雜芳環的陽離子及陰離子，其特徵在於，所述五元雜芳環具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
在上述結構中，較佳為對五元雜芳環中的雜原子中的至少一個引入上述直鏈。
本發明的另一個方式是一種包括離子液體的蓄電裝置，該離子液體包括具有五元雜芳環的陽離子及陰離子，其特徵在於，所述五元雜芳環由一個以上的氮原子構成並具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
本發明的另一個方式是一種包括離子液體的蓄電裝置，該離子液體包括具有單環式五元雜芳環的陽離子及陰離子，其特徵在於，所述五元雜芳環由一個以上的 氮原子構成，並具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
在上述結構中，較佳為對五元雜芳環中的氮原子中的至少一個引入上述直鏈。
在上述結構中，具有上述單環式五元雜芳環的陽離子為咪唑鎓陽離子。
本發明的另一個方式是一種具有非水性電解質的蓄電裝置，該非水性電解質包括：離子液體，該離子液體包括具有五元雜芳環的陽離子及陰離子；以及鹼金屬鹽，其特徵在於，所述五元雜芳環具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
本發明的另一個方式是一種具有非水性電解質的蓄電裝置，該非水性電解質包括：離子液體，該離子液體包括具有單環式五元雜芳環的陽離子及陰離子；以及鹼金屬鹽，其特徵在於，所述五元雜芳環具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
在上述結構中，較佳為對五元雜芳環的雜原子中的至少一個引入上述直鏈。
本發明的另一個方式是一種具有非水性電解 質的蓄電裝置，該非水性電解質包括：離子液體，該離子液體包括具有五元雜芳環的陽離子及陰離子；以及鹼金屬鹽，其特徵在於，所述五元雜芳環由一個以上的氮原子構成並具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
本發明的另一個方式是一種具有非水性電解質的蓄電裝置，該非水性電解質包括：離子液體，該離子液體包括具有單環式五元雜芳環的陽離子及陰離子；以及鹼金屬鹽，其特徵在於，所述五元雜芳環由一個以上的氮原子構成並具有一個以上的取代基，該一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。
在上述結構中，較佳為對五元雜芳環中的雜原子引入上述直鏈。
在上述結構中，具有所述單環式五元雜芳環的陽離子為咪唑鎓陽離子。
在上述結構中，鹼金屬鹽較佳為鋰鹽。
根據本發明的一個方式，可以提供一種構成能夠製造具有高性能的蓄電裝置的離子液體的化合物。還可以提供一種具有高性能的蓄電裝置。另外，根據本發明的一個方式，可以提供一種安全性高的蓄電裝置。另外，根據本發明的一個方式，可以提供一種新穎的化合物。另外，根據本發明的一個方式，可以提供一種新穎的蓄電裝 置。注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發明的一個方式不一定必須要具有所有上述效果。上述以外的效果自可從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載顯而易見，且可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中提煉出上述以外的效果。
142‧‧‧正極集電器
143‧‧‧正極活性物質層
145‧‧‧負極集電器
146‧‧‧負極活性物質層
148‧‧‧正極
149‧‧‧負極
150‧‧‧負極
156‧‧‧隔板
171‧‧‧外殼
172‧‧‧外殼
173‧‧‧環狀絕緣體
181‧‧‧間隔物
183‧‧‧墊圈
300‧‧‧蓄電池
301‧‧‧正極罐
302‧‧‧負極罐
303‧‧‧墊片
304‧‧‧正極
305‧‧‧正極集電器
306‧‧‧正極活性物質層
307‧‧‧負極
308‧‧‧負極集電器
309‧‧‧負極活性物質層
310‧‧‧隔板
400‧‧‧蓄電池
402‧‧‧正極
404‧‧‧負極
406‧‧‧電解質
408‧‧‧隔板
500‧‧‧蓄電池
501‧‧‧正極集電器
502‧‧‧正極活性物質層
503‧‧‧正極
504‧‧‧負極集電器
505‧‧‧負極活性物質層
506‧‧‧負極
507‧‧‧隔板
508‧‧‧電解液
509‧‧‧外包裝體
510‧‧‧密封部
600‧‧‧蓄電池
601‧‧‧正極蓋
602‧‧‧電池罐
603‧‧‧正極端子
604‧‧‧正極
605‧‧‧隔板
606‧‧‧負極
607‧‧‧負極端子
608‧‧‧絕緣板
609‧‧‧絕緣板
611‧‧‧PTC元件
612‧‧‧安全閥機構
900‧‧‧電路板
910‧‧‧簽條
911‧‧‧端子
912‧‧‧電路
913‧‧‧蓄電體
914‧‧‧天線
915‧‧‧天線
916‧‧‧層
917‧‧‧層
918‧‧‧天線
919‧‧‧端子
920‧‧‧顯示裝置
921‧‧‧感測器
922‧‧‧端子
951‧‧‧端子
952‧‧‧端子
981‧‧‧膜
982‧‧‧膜
980‧‧‧蓄電裝置
990‧‧‧蓄電裝置
991‧‧‧外包裝體
992‧‧‧外包裝體
993‧‧‧捲繞體
994‧‧‧負極
995‧‧‧正極
996‧‧‧隔板
997‧‧‧導線電極
998‧‧‧導線電極
7100‧‧‧可攜式顯示裝置
7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧顯示部
7103‧‧‧操作按鈕
7104‧‧‧蓄電裝置
7105‧‧‧導線電極
7106‧‧‧集電器
7200‧‧‧可攜式資訊終端
7201‧‧‧外殼
7202‧‧‧顯示部
7203‧‧‧帶子
7204‧‧‧帶扣
7205‧‧‧操作按鈕
7206‧‧‧輸入輸出端子
7207‧‧‧圖示
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
7407‧‧‧蓄電裝置
7408‧‧‧導線電極
7409‧‧‧集電器
8021‧‧‧充電裝置
8022‧‧‧電纜
8100‧‧‧汽車
8101‧‧‧車頭燈
8200‧‧‧汽車
在圖式中：圖1是說明根據實施方式的硬幣型二次電池的圖；圖2是說明根據實施方式的圓筒型二次電池的圖；圖3是說明根據實施方式的薄型二次電池的圖；圖4是說明根據實施方式的薄型二次電池的圖；圖5是說明根據實施方式的薄型二次電池的圖；圖6是說明根據實施方式的方型二次電池的圖；圖7是說明根據實施方式的蓄電裝置的圖；圖8是說明根據實施方式的蓄電裝置的圖；圖9是說明根據實施方式的蓄電裝置的圖；圖10是根據實施方式的具有撓性二次電池的電子裝置；圖11是根據實施方式的具有二次電池的車輛；圖12是根據本發明的一個方式的離子液體的中間體的1H NMR譜圖；圖13是根據本發明的一個方式的離子液體的1H NMR譜圖； 圖14是根據本發明的一個方式的離子液體的中間體的1H NMR譜圖；圖15是根據本發明的一個方式的離子液體的1H NMR譜圖；圖16是根據本發明的一個方式的離子液體的1H NMR譜圖；圖17是根據本發明的一個方式的離子液體的中間體的1H NMR譜圖；圖18是根據本發明的一個方式的離子液體的1H NMR譜圖；圖19是根據本發明的一個方式的離子液體的中間體的1H NMR譜圖；圖20是根據本發明的一個方式的離子液體的1H NMR譜圖；圖21是說明實施例中的硬幣電池的結構的圖；圖22是示出實施例中的樣本的初次充放電特性的測定結果的圖；圖23是示出實施例中的樣本的初次充放電特性的測定結果的圖；圖24是示出實施例中的樣本的初次充放電特性的測定結果的圖；圖25是示出實施例中的樣本的初次充放電特性的測定結果的圖；圖26是示出實施例中的樣本的初次充放電效率及循 環特性的測定結果的圖；圖27是說明實施例中的樣本的充放電率(rate)特性的測定結果的圖；圖28是說明實施例中的樣本的老化(ageing)的圖；圖29是說明實施例中的樣本的循環特性的測定結果的圖；圖30是說明實施例中的樣本的充放電率特性的測定結果的圖；圖31是說明實施例中的樣本的充放電率特性的測定結果的圖；圖32是說明實施例中的樣本的溫度特性的測定結果的圖；圖33是說明實施例中的樣本的溫度特性的測定結果的圖；圖34是說明實施例的差示掃描量熱測定結果的圖。
以下參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是本發明在不脫離其精神及其範圍的條件下，其方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限於以下所示的實施方式所記載的內容中。當利用圖 式說明發明的構成時，在不同的圖式之間共同使用表示相同部分的符號。另外，有時使用相同的陰影圖案表示相同的部分，而不特別附加符號。有時為了容易理解，誇張地顯示各圖式中所示的各構成要素的大小、層的厚度、區域。從而，並不一定侷限於圖式中的尺寸。
實施方式1
在本實施方式中，說明用於本發明的一個方式的蓄電裝置的非水性溶劑。
用於根據本發明的一個方式的蓄電裝置的非水性溶劑包括離子液體，該離子液體包括含有具有一個以上的取代基的五元雜芳環的陽離子及陰離子。
在上述離子液體的具有五元雜芳環的陽離子中，一個以上的取代基中的至少一個為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種。該直鏈也可以具有取代基(包括側鏈)。作為對直鏈引入的取代基，例如可以舉出烷基、烷氧基等。
因為該取代基具有上述直鏈(例如，丁基、乙氧基甲基、1,3-二甲基丁基等)，所以離子液體的陽離子物類在空間上變得龐大，使得電池內部的副反應(在充電時陽離子向石墨的嵌入及非水性溶劑的分解，伴隨該嵌入及分解的氣體發生等)可以得到抑制。但是，直鏈的碳原子數越多，離子液體的黏度越高，因此較佳為根據所希望的充放電效率及所希望的黏度適當地控制直鏈的碳原子 數。
作為上述離子液體的具有五元雜芳環的陽離子，有苯并咪唑鎓陽離子、苯并唑鎓陽離子、苯并噻唑鎓陽離子等。作為具有單環式五元雜芳環的陽離子，有唑鎓陽離子、噻唑鎓陽離子、異唑鎓陽離子、異噻唑鎓陽離子、咪唑鎓陽離子、吡唑鎓陽離子等。從化合物的穩定性、黏度、離子傳導率以及合成簡易性的觀點來看，較佳為使用具有單環式五元雜芳環的陽離子，尤其是，咪唑鎓陽離子因會有黏度降低的效果而是較佳的。
上述離子液體的陰離子為與具有五元雜芳環的陽離子構成離子液體的一價陰離子。作為該陰離子，例如可以舉出一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子等。作為一價醯胺基陰離子，有(CnF2n+1SO2)2N-(n是0以上且3以下)，作為一價環狀醯胺基陰離子，有(CF2SO2)2N-等。作為一價甲基化物陰離子，有(CnF2n+1SO2)3C-(n是0以上且3以下)，作為一價環狀甲基化物陰離子，有(CF2SO2)2C-(CF3SO2)等。作為全氟烷基磺酸根陰離子，有(CmF2m+1SO3)-(m是0以上且4以下)等。作為全氟烷基硼酸根陰離子，有{BFn(CmHkF2m+1-k)4-n}-(n是0以上且3以下，m是1以上且4以下，k是0以上且2m以下)等。作為全氟烷基磷酸根陰離子，有 {PFn(CmHkF2m+1-k)6-n}-(n是0以上且5以下，m是1以上且4以下，k是0以上且2m以下)等。注意，該陰離子不侷限於此。
可用於包括在本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性溶劑的離子液體例如可以由通式(G0)表示。
在通式(G0)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基，R5為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種，並且A-表示一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子和全氟烷基磷酸根陰離子中的任何一種。
另外，還可以對由R5表示的直鏈引入取代基。作為所引入的取代基，例如可以舉出烷基、烷氧基等。
在通式(G0)中，R5為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種，但是本發明不侷限於此。也可以是R2或R3為上述構成的直鏈。另外，上述構成的直鏈也可以是多個(例如，R1和R5，R2和R5，R2和R3，R1 、R2和R5等)。
由通式(G0)表示的陽離子的上述烷基既可 為直鏈狀又可為支鏈狀。例如，有乙基、三級丁基。另外，在由通式(G0)表示的陽離子中，R5較佳為不具有氧-氧鍵(過氧化物)。氧-氧之間的單鍵非常容易斷裂且反應性高，因此具有此種鍵的陽離子有可能引起爆炸。由此，具有包含氧-氧鍵的陽離子的離子液體不適合用於蓄電裝置。
用於根據本發明的一個方式的蓄電裝置的化合物包括由通式(G1)表示的陽離子及陰離子。
在通式(G1)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基，A1至A4分別獨立表示亞甲基或氧原子，並且A1至A4中的至少一個為氧原子。
藉由具有對咪唑鎓陽離子的氮引入的取代基(通式(G1)中的包含A1至A4的取代基)，可以使離子液體的陽離子物類在空間上變得龐大，使得電池內部的副反應(在充電時陽離子向石墨的嵌入及非水性溶劑的分解，伴隨該嵌入及分解的氣體發生等)得到抑制。但是，A1至A4的碳原子數越多，離子液體的黏度越高，因此，較佳為根據所希望的充放電效率及所希望的黏度適當地控制直鏈的碳原子數。另外，包含A1至A4的取代基較佳為不具有氧-氧鍵(過氧化物)。氧-氧之間的單鍵非常容易斷裂且反應性高，因此具有此種鍵的陽離子有可能引起爆 炸。由此，具有包含氧-氧鍵的陽離子的離子液體不適合用於蓄電裝置。
上述離子液體的陰離子為與咪唑鎓陽離子構成離子液體的一價陰離子。作為該陰離子，可以使用以上舉出的陰離子。
上述離子液體的陰離子較佳為一價醯胺基陰離子的雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子。雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子與陽離子組合使用而得的離子液體具有高導電性及比較低的黏度。使用該離子液體，將石墨用於負極的蓄電裝置可進行充放電。
用於根據本發明的一個方式的蓄電裝置的化合物包括由通式(G2)表示的陽離子及陰離子。
在通式(G2)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基。
上述離子液體的陰離子為與咪唑鎓陽離子構成離子液體的一價陰離子。作為該陰離子，可以使用以上舉出的陰離子。
上述離子液體的陰離子較佳為一價醯胺基陰離子的雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子。
用於根據本發明的一個方式的蓄電裝置的化合物包括由通式(G3)表示的陽離子及陰離子。
在通式(G3)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基。
上述離子液體的陰離子為與咪唑鎓陽離子構成離子液體的一價陰離子。作為該陰離子，可以使用以上舉出的陰離子。
上述離子液體的陰離子較佳為一價醯胺基陰離子的雙(氟磺醯基)醯胺基陰離子。
作為上述通式(G0)的陽離子的具體例子，例如，可以舉出結構式(101)至結構式(143)、結構式(201)至結構式(227)、結構式(301)至結構式(304)、結構式(401)至結構式(427)、結構式(501)至結構式(504)、結構式(601)至結構式(604)、結構式(701)至結構式(704)、結構式(801)至結構式(804)、結構式(901)至結構式(913)。
在本發明的一個方式的蓄電裝置中，離子液體也可包括由結構式(101)至結構式(143)、結構式(201)至結構式(227)、結構式(301)至結構式(304)、結構式(401)至結構式(427)、結構式(501)至結構式(504)、結構式(601)至結構式(604)、結構式(701)至結構式(704)、結構式(801)至結構式(804)、結構式(901)至結構式(913)表示的任一化合物的立體異構物。異構物是指雖然化合物不同但具有相同分子式的物質，而立體異構物是指僅在空間上的配向不同(但原子彼此之間的鍵合關係相同)的特殊種類的異構物。因此，在本說明書等中，立體異構物包括鏡像異構物(對映異構物：enantiomer)、幾何(順/反)異構物以及具有兩個以上的手性中心且互相不為鏡像的化合物的異構物(非對映異構物：diastereomer)。
另外，上述所示的結構式是共軛環式化合物。共軛是指在分子結構中不飽和鍵與單鍵交替連接而發生起因於p軌域的相互作用的穩定化或電子的離域化(在共軛系統整體上擴展地存在著電子)等的現象。例如，由以下兩種結構式表示的化合物雖然在不同位置上發生電子的離域化，但是為同一化合物。
另外，在本發明的一個方式的蓄電裝置中包含的非水性溶劑中可使用的離子液體例如也可以為使用多種離子液體的構成。作為使用多種離子液體的構成，例如可以舉出使用包含由上述通式(G0)表示的陽離子的離子液體中的一種和包含由上述通式(G0)表示的陽離子的離子液體中的另一種兩者的構成等。藉由使用多種離子液體，與使用一種離子液體的結構相比，有時非水性溶劑的凝固點下降。因此，藉由使用包括多種離子液體的非水性溶劑，有時在低溫環境下也能夠工作，從而可以製造能夠在廣的溫度範圍工作的蓄電裝置。
再者，包含在本發明的一個方式的蓄電裝置的非水性溶劑中的離子液體的還原電位較佳為低於作為典型的低電位負極材料的鋰的氧化還原電位(Li/Li+)。
當以通式(G0)至通式(G3)表示的陽離子的R1至R4中至少一個是碳原子數為1至4的烷基時，其碳原子數較佳為小的。藉由使該烷基的碳原子數設定為小 的，可以降低離子液體的黏度，從而可以降低包括在根據本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性溶劑的黏度。
另外，離子液體的氧化電位根據陰離子物類而變化。因此，為了實現具有高氧化電位的離子液體，作為包含於根據本發明的一個方式的蓄電裝置的非水性溶劑中的離子液體的陰離子較佳為使用選自(CnF2n+1SO2)2N-(n為0以上且3以下)、(CF2SO2)2N-或(CmF2m+1SO3)-(m為0以上且4以下)中的一價陰離子。另外，高氧化電位意味著抗氧化性(也稱為氧化穩定性)得到提高。注意，抗氧化性的提高起因於具有取代基的陽離子與上述陰離子之間的相互作用。
如上所述，藉由作為包括在本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性溶劑使用副反應得到抑制且抗氧化性得到提高的離子液體，能夠抑制因充放電操作而發生的非水性溶劑(詳細地，包含該非水性溶劑的非性水電解質)的分解。另外，藉由降低包括在本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性溶劑(詳細地，包含該非水性溶劑的非水性電解質)的黏度，能夠提高該非水性溶劑的離子傳導性。因此，藉由使用包括在本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性溶劑，能夠製造充放電率特性良好的蓄電裝置。
另外，作為可用於包括在本發明的一個方式的蓄電裝置中的非水性電解質的鹼金屬鹽，例如是具有鹼金屬離子、鹼土金屬離子的鹽，即可。作為鹼金屬離子， 例如有鋰離子、鈉離子或鉀離子。作為鹼土金屬離子，例如有鈣離子、鍶離子或鋇離子。另外，在本實施方式中，該鹽為含有鋰離子的鋰鹽。作為該鋰鹽，例如可以舉出氯化鋰(LiCl)、氟化鋰(LiF)、過氯酸鋰(LiClO4)、氟硼酸鋰(LiBF4)、LiAsF6、LiPF6、Li(CF3SO3)、Li(FSO2)2N(所謂的LiFSA)、Li(CF3SO2)2N(所謂的LiTFSA)等。
藉由使離子液體的陽離子物類在空間上變得龐大，可以得到副反應得到抑制、傳導性高且阻燃性高的非水性溶劑。
因此，使用上述非水性溶劑的非水性電解質以及使用該非水性電解質的蓄電裝置具有高安全性及高性能。
這裡，說明本實施方式所記載的包含由通式(G0)表示的陽離子的離子液體的合成方法。
<包含由通式(G0)表示的陽離子的離子液體的一個例子的合成方法>
作為本實施方式中記載的離子液體的合成方法可以應用各種反應。例如，可以使用下面所示的合成方法來合成包含以通式(G0)表示的陽離子的離子液體。在此，作為一個例子參照合成路線進行說明。另外，本實施方式中記載的離子液體的合成方法不侷限於以下合成方法。
如上述合成路線(A-1)所示，藉由咪唑衍生物(化合物1)及鹵化物(化合物2)可以得到咪唑鎓鹽(化合物3)。在合成路線(A-1)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基，R5為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、N、S以及P中的一種或多種，並且X表示鹵素。
合成路線(A-1)既可在溶劑下又可在無溶劑下進展。作為可以用於合成路線(A-1)的溶劑，可以舉出如乙醇、甲醇等醇類，如乙腈等腈類，如二乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環等醚類等。但是，可以使用的溶劑不侷限於此。
如上述合成路線(A-2)所示，藉由使咪唑鎓鹽(化合物3)與包含A的所希望的金屬鹽(化合物4)進行離子交換，可以得到目的物。在合成路線(A-2)中，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基，R5為四個以上的原子的直鏈，且包含C、O、Si、 N、S以及P中的一種或多種，並且X表示鹵素。
在合成路線(A-2)中，作為A，可以舉出一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。但是，可以使用的陰離子不侷限於此。
在合成路線(A-2)中，M表示鹼金屬等。作為鹼金屬，例如示出鉀、鈉、鋰，但是不侷限於此。
合成路線(A-2)既可在溶劑下又可在無溶劑下進展。作為可以用於合成路線(A-2)的溶劑，可以舉出水，如乙醇、甲醇等醇類，如乙腈等腈類，如二乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環等醚類等。但是，可以使用的溶劑不侷限於此。
接著，說明在本實施方式中記載的包含由通式(G1)表示的陽離子的離子液體的合成方法。
<包含由通式(G1)表示的陽離子的離子液體的一個例子的合成方法>
作為本實施方式中記載的離子液體的合成方法可以應用各種反應。例如，可以使用下面所示的合成方法來合成包含由通式(G1)表示的陽離子的離子液體。在此，作為一個例子參照合成路線進行說明。另外，本實施方式中記載的離子液體的合成方法不侷限於以下合成方法。
如上述合成路線(B-1)所示，藉由咪唑衍生物(化合物5)及烷氧基烷基鹵化物(化合物6)可以得到咪唑鎓鹽(化合物7)。在合成路線(B-1)中，A1至A4分別獨立表示亞甲基或氧原子，A1至A4中的至少一個為氧原子，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1以上且4以下的烷基，並且X表示鹵素。
合成路線(B-1)既可在溶劑下又可在無溶劑下進展。作為可以用於合成路線(B-1)的溶劑，可以舉出如乙醇、甲醇等醇類，如乙腈等腈類，如二乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環等醚類等。但是，可以使用的溶劑不侷限於此。
如上述合成路線(B-2)所示，藉由使咪唑鎓鹽(化合物7)與包含A的所希望的金屬鹽(化合物8)進行離子交換，可以得到目的物。在合成路線(B-2)中，A1至A4分別獨立表示亞甲基或氧原子，A1至A4中的至少一個為氧原子，R1表示碳原子數為1以上且4以下的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子或碳原子數為1 以上且4以下的烷基，並且X表示鹵素。
在合成路線(B-2)中，作為A，可以舉出一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。但是，可以使用的陰離子不侷限於此。
在合成路線(B-2)中，M表示鹼金屬等。作為鹼金屬，例如示出鉀、鈉、鋰，但是不侷限於此。
合成路線(B-2)既可在溶劑下又可在無溶劑下進展。作為可以用於合成路線(B-2)的溶劑，可以舉出水，如乙醇、甲醇等醇類，如乙腈等腈類，如二乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環等醚類等。但是，可以使用的溶劑不侷限於此。
經上述步驟，可以製備可以用於本發明的一個方式的蓄電裝置的非水性溶劑。可以顯示阻燃性的非水性溶劑作為本發明的一個方式的非水性溶劑。另外，可以離子傳導性高的非水性溶劑作為本發明的一個方式的非水性溶劑。因此，使用本發明的一個方式的非水性溶劑的蓄電裝置可以提供安全性高及充放電率特性良好的蓄電裝置。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合。
實施方式2 〔硬幣型蓄電池〕
圖1A是硬幣型(單層扁平型)蓄電池的外觀圖，圖1B是其剖面圖。
在硬幣型蓄電池300中，兼作正極端子的正極罐(positive electrode can)301和兼作負極端子的負極罐(negative electrode can)302被由聚丙烯等形成的墊片303絕緣密封。正極304由正極集電器305以及與其接觸地設置的正極活性物質層306形成。除了正極活性物質以外，正極活性物質層306還可以包含用來提高正極活性物質的黏附性的黏合劑(binder)以及用來提高正極活性物質層的導電性的導電助劑等。作為導電助劑，較佳為使用比表面積較大的材料，可以使用乙炔黑(AB)等。此外，也可以使用碳奈米管、石墨烯、富勒烯等碳材料。注意，石墨烯為薄片狀，並具有高導電性等優越的電特性以及柔軟性、機械強度等優越的物理特性。因此，藉由將石墨烯用作導電助劑可以增加活性物質彼此之間的接觸點和接觸面積。在本說明書中，石墨烯包括單層石墨烯或2層以上且100層以下的多層石墨烯。單層石墨烯是指具有π鍵的1原子層的碳分子的薄片。
負極307由負極集電器308以及與其接觸地設置的負極活性物質層309形成。負極活性物質層309還可以包含用來提高負極活性物質的黏附性的黏合劑(binder)，以及用來提高負極活性物質層的導電性的導 電助劑等。在正極活性物質層306與負極活性物質層309之間具有隔板310及電解質(未圖示)。
作為用於負極活性物質層309的負極活性物質，例如使用鎵。作為負極集電器308，例如使用銅，使銅和鎵合金化。藉由合金化，可以提高集電器與活性物質(鎵)之間的黏附性，由此可以防止由膨脹或收縮導致的劣化，或者，可以防止由二次電池的彎折等變形導致的劣化。
另外，作為正極集電器305或負極集電器308等的集電器，可以使用不鏽鋼、金、鉑、鋅、鐵、鎳、銅、鋁、鈦、鉭等金屬及這些金屬的合金等導電性高且不與鋰離子等載子離子發生合金化的材料。另外，可以使用添加有矽、鈦、釹、鈧、鉬等提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，也可以使用與矽起反應形成矽化物的金屬元素形成。作為與矽起反應而形成矽化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。另外，作為集電器可以適當地使用箔狀、板狀(片狀)、網狀、圓柱狀、線圈狀、打孔金屬網狀、擴張金屬網狀等形狀。集電器的厚度較佳為10μm以上且30μm以下。
作為用於正極活性物質層306的正極活性物質，例如有具有橄欖石型結晶結構、層狀岩鹽型結晶結構或者尖晶石型結晶結構的氧化物或複合氧化物等。作為正極活性物質例如可以使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者，可以使用複合材料(通式LiMPO4(M為Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一種以上)。作為通式LiMPO4的典型例子，可以使用如下鋰化合物作為材料，諸如LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b為1以下，0<a<1，0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e為1以下，0<c<1，0<d<1，0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i為1以下，0<f<1，0<g<1，0<h<1，0<i<1)等。
或者，可以使用通式Li(2-j)MSiO4(M為Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一種以上，0j2)等複合材料。作為通式Li(2-j)MSiO4的典型例子，可以使用如下鋰化合物作為材料，諸如Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l為1以下，0<k<1，0<l<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q為1以下，0<m<1，0<n<1，0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u為1以下，0<r<1，0<s<1，0<t<1，0<u<1)等。
此外，作為正極活性物質，可以使用以通式AxM2(XO4)3(A=Li、Na、Mg，M=Fe、Mn、Ti、V、Nb、 Al，X=S、P、Mo、W、As、Si)表示的鈉超離子導體(nasicon)型化合物。作為鈉超離子導體型化合物，有Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等。此外，作為正極活性物質，可以使用：以通式Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M=Fe、Mn)表示的化合物；NaFeF3、FeF3等鈣鈦礦型氟化物；TiS2、MoS2等金屬硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型結晶結構的氧化物；釩氧化物類(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；錳氧化物；以及有機硫化物等材料。
當載子離子是鋰離子以外的鹼金屬離子、鹼土金屬離子時，作為正極活性物質也可以使用鹼金屬(例如，鈉、鉀等)、鹼土金屬(例如，鈣、鍶、鋇、鈹或鎂等)代替鋰。
作為隔板310，可以使用絕緣體諸如纖維素(紙)、設置有空孔的聚丙烯或設置有空孔的聚乙烯等。
電解液中，作為電解質，使用具有載子離子的材料。作為電解質的典型例子，可以舉出LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等鋰鹽。這些電解質既可以單獨使用，又可以兩種以上的任意的組合及比率使用。
另外，當載子離子是鋰離子以外的鹼金屬離子、鹼土金屬離子時，作為電解質也可以使用鹼金屬(例如，鈉、鉀等)、鹼土金屬(例如，鈣、鍶、鋇、鈹或鎂等)代替上述鋰鹽中的鋰。
此外，作為電解液的溶劑，使用載子離子能夠移動的材料。作為電解液的溶劑，較佳為使用非質子有機溶劑。作為非質子有機溶劑的典型例子，有碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、γ-丁內酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氫呋喃等，可以使用它們中的一種或多種。此外，當作為電解液的溶劑使用凝膠化的高分子材料時，針對液體洩漏等的安全性得到提高。並且，能夠實現蓄電池的薄型化及輕量化。作為凝膠化的高分子材料的典型例子，可以舉出矽凝膠、丙烯酸凝膠(acrylic gel)、丙烯腈凝膠、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、氟類聚合物等。另外，藉由作為電解液的溶劑使用一種或多種具有阻燃性及難揮發性的離子液體(常溫融化鹽)，即使由於蓄電池的內部短路、過充電等而使內部溫度上升，也可以防止蓄電池的破裂或起火等。離子液體僅有鹽時處於流動狀態，離子移動率(傳導率)高。另外，離子液體含有陽離子和陰離子。作為離子液體，可以使用實施方式1所示的離子液體。
此外，可以使用具有硫化物類或氧化物類等的無機材料的固體電解質、具有PEO(聚環氧乙烷)類等的高分子材料的固體電解質來代替電解液。當使用固體電解質時，不需要設置隔板或間隔物。另外，可以使電池整體固體化，所以沒有液體洩漏的憂慮，安全性得到顯著提高。
作為正極罐301、負極罐302，可以使用對電 解液具有抗腐蝕性的鋁、鈦等金屬、它們的合金或者它們與其他金屬的合金(例如不鏽鋼等)。另外，為了防止電解液所引起的腐蝕，正極罐301及負極罐302較佳為被鋁等覆蓋。正極罐301與正極304電連接，負極罐302與負極307電連接。藉由使用包含樹脂材料的外包裝體代替由金屬形成的正極罐301、由金屬形成的負極罐302，可以實現具有撓性的硬幣型蓄電池300。在使用包含樹脂材料的外包裝體時，與外部連接的部分設為導電材料。
將這些負極307、正極304及隔板310浸漬到電解質中，如圖1B所示的那樣，將正極罐301設置在下方，依次層疊正極304、隔板310、負極307、負極罐302，使墊片303介於正極罐301與負極罐302之間並進行壓合，由此製造硬幣型蓄電池300。
在此，採用圖1C說明電池充電時的電流流過的狀況。當將使用鋰的電池作為一個閉合電路時，鋰離子的遷移的方向和電流流過的方向相同。注意，在使用鋰的電池中，由於根據充電及放電，陽極(anode)及陰極(cathode)調換，氧化反應及還原反應調換，所以將反應電位高的電極稱為正極，而將反應電位低的電極稱為負極。由此，在本說明書中，不管是在充電時，在放電時，在流過反向脈衝電流時，還是在流過充電電流時都將正極稱為“正極”或“+極”，而將負極稱為“負極”或“-極”。如果使用與氧化反應及還原反應有關的陽極(anode)及陰極(cathode)的用語，則當充電時和放電 時陽極及陰極相反，這有可能引起混亂。因此，在本說明書中，不使用陽極及陰極的用語。假如使用陽極(anode)及陰極(cathode)的用語，就需要明確地表示是充電時還是放電時，還需要一併表示對應正極(+極)還是負極(-極)。
圖1C所示的兩個端子與充電器連接，對蓄電池400進行充電。隨著進行蓄電池400的充電，電極之間的電位差增大。在圖1C中，將如下電流流過的方向作為正方向，該方向是電流從蓄電池400的外部的端子向正極402流過，並且在蓄電池400中從正極402向負極404流過，然後從負極404向蓄電池400的外部的端子流過的方向。就是說，將充電電流流過的方向作為電流的方向。另外，在正極402與負極404之間設置有隔板408及電解質406。
〔圓筒型蓄電池〕
接下來，參照圖2對圓筒型蓄電池的一個例子進行說明。如圖2A所示，圓筒型蓄電池600在頂面具有正極蓋(電池蓋)601，並在側面及底面具有電池罐(外包裝罐)602。墊片(絕緣墊片)610使上述正極蓋(電池蓋)601與電池罐(外包裝罐)602絕緣。
圖2B是示意性地示出圓筒型蓄電池600的剖面的圖。在中空圓柱狀電池罐602的內側設置有電池元件，在該電池元件中，帶狀的正極604和帶狀的負極606 之間夾著隔板605被捲繞。雖然未圖示，但是電池元件以中心銷為中心被捲繞。電池罐602的一端關閉且另一端開著。作為電池罐602可以使用對電解液具有抗腐蝕性的鋁、鈦等金屬、它們的合金或者它們與其他金屬的合金(例如不鏽鋼等)。另外，為了防止電解液所引起的腐蝕，電池罐602較佳為被鋁等覆蓋。在電池罐602的內側，正極、負極及隔板被捲繞而成的電池元件由對置的一對絕緣板608和絕緣板609夾著。另外，在設置有電池元件的電池罐602的內部注入有非水性電解液(未圖示)。作為非水性電解液，可以使用與硬幣型蓄電池相同的電解液。藉由使用包含樹脂材料的外包裝體代替由金屬形成的電池罐602，可以實現具有撓性的圓筒型蓄電池300。在使用包含樹脂材料的外包裝體時，與外部連接的部分設為導電材料。
與上述硬幣型蓄電池的正極及負極同樣地製造正極604及負極606即可，但與硬幣型蓄電池的不同之處是：因為用於圓筒型蓄電池的正極及負極被捲繞，所以活性物質形成在集電器的兩個面上。正極604與正極端子(正極集電導線)603連接，而負極606與負極端子(負極集電導線)607連接。正極端子603及負極端子607都可以使用鋁等金屬材料。將正極端子603電阻銲接到安全閥機構612，而將負極端子607電阻銲接到電池罐602底。安全閥機構612與正極蓋601藉由PTC(Positive Temperature Coefficient：正溫度係數)元件611電連 接。當電池的內壓上升到超過指定的臨界值時，安全閥機構612切斷正極蓋601與正極604的電連接。另外，PTC元件611是在溫度上升時其電阻增大的熱敏感電阻元件，並藉由電阻的增大來限制電流量以防止異常發熱。作為PTC元件611，可以使用鈦酸鋇(BaTiO3)類半導體陶瓷等。
〔薄型蓄電池〕
接下來，參照圖3A對薄型蓄電池的一個例子進行說明。在將薄型蓄電池設為具有撓性的結構，安裝在至少一部分具有撓性的電子裝置上時，可以使蓄電池與電子裝置的變形相應地彎曲。
圖3A所示的薄型蓄電池500包括：包含正極集電器501及正極活性物質層502的正極503；包含負極集電器504及負極活性物質層505的負極506；隔板507；電解液508；以及外包裝體509。在設置於外包裝體509內的正極503與負極506之間設置有隔板507。此外，在外包裝體509內充滿了電解液508。
在圖3A所示的薄型蓄電池500中，正極集電器501及負極集電器504還用作可與外部電接觸的端子。因此，也可以配置為使正極集電器501及負極集電器504的一部分露出到外包裝體509的外側。此外，也可以使用導線電極將該導線電極與正極集電器501或負極集電器504進行超聲波銲接，使導線電極的一部分露出到外包裝 體509的外側，而不使正極集電器501及負極集電器504露出到外包裝體509的外側。
在薄型蓄電池500中，作為外包裝體509，例如可以使用如下三層結構的膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、離子聚合物、聚醯胺等的材料構成的膜上設置鋁、不鏽鋼、銅、鎳等的高撓性的金屬薄膜，並且在該金屬薄膜上作為外包裝體的外表面設置聚醯胺類樹脂、聚酯類樹脂等的絕緣性合成樹脂膜。例如，可以使用包含樹脂膜和金屬薄膜的疊層的膜。至少包含樹脂膜和金屬薄膜的疊層的膜具有高的水分阻擋性，其重量輕，且散熱性優良，從而適合用於可攜式電子裝置的蓄電池。
另外，圖3B示出薄型蓄電池500的剖面結構的一個例子。為了簡化起見，圖3A示出包括兩個集電器，即一對電極層的例子，但是實際上包括三個以上的電極層。
圖3B中，作為一個例子，電極層數目設為16個。另外，即使包括16個電極層，蓄電池500也具有撓性。圖3B示出具有8層的負極集電器504和8層的正極集電器501的總和16層的結構。另外，圖3B示出負極的提取部的剖面，將8層的負極集電器504超聲波銲接。例如，使用超聲波銲接機對多個電極層進行超聲波銲接來使它們電連接。另外，本發明不侷限於超聲波銲接等銲接，也可以使用螺栓固定來進行集電器彼此的電連接。當然，電極層的個數不侷限於16，既可以多於16，又可以 少於16。在電極層的個數多的情況下，可以製造具有更多容量的蓄電池。此外，在電極層的個數少的情況下，可以製造能夠實現薄型化且具有優良的撓性的蓄電池。
另外，較佳為將隔板507加工為袋狀，以配置為包裹正極503和負極506中的任一方。例如，如圖4A所示，以夾有正極503的方式雙折隔板507，且在與正極503重疊的區域的外側使用密封部510密封，從而可以在隔板507內確實地支撐正極503。然後，如圖4B所示，較佳為交替層疊被隔板507包裹的正極503和負極506並將它們配置在外包裝體509內，來形成薄型蓄電池500。
在本實施方式中，雖然作為蓄電池示出硬幣型、薄型及圓筒型的蓄電池，但是可以使用密封型蓄電池、方型蓄電池等各種形狀的其他蓄電池。此外，也可以採用層疊有多個正極、多個負極、多個隔板的結構以及捲繞有正極、負極、隔板的結構。
薄型蓄電池不侷限於圖3，圖5示出其他例子。圖5A所示的捲繞體993包括負極994、正極995以及隔板996。
捲繞體993是將夾持隔板996的負極994與正極995層疊、並將該層疊片捲繞而形成的。藉由使用方型密封容器等覆蓋該捲繞體993，製造方型二次電池。
另外，可以根據所需要的容量和元件體積適當地設計由負極994、正極995及隔板996構成的疊層的 層疊數。負極994藉由導線電極997和導線電極998中的一方連接於負極集電器(未圖示)，而正極995藉由導線電極997和導線電極998中的另一方連接於正極集電器(未圖示)。
圖5B和5C所示的蓄電裝置980是在由於利用熱壓合等將膜981和具有凹部的膜982貼合而形成的空間中收納上述捲繞體993而製造的。捲繞體993具有導線電極997及導線電極998，並在膜981和具有凹部的膜982之間的空間內部被浸在電解液中。
膜981和具有凹部的膜982例如由鋁等金屬材料或樹脂材料構成。在膜981和具有凹部的膜982使用樹脂材料作為材料的情況下，膜981和具有凹部的膜982在由外部施加力時能夠變形，由此可以製造撓性蓄電池。在膜981和具有凹部的膜982在由外部施加力時能夠變形的情況下，也可以藉由使集電器的一部分合金化來實現集電器與接觸的活性物質層之間的高黏附性。
膜的凹部可以藉由壓製加工，例如壓花(emboss)加工形成。藉由壓花加工形成在膜表面(或膜背面)的凹部形成封閉空間，其中將膜用作密封結構的壁的一部分的空間的容積可變。上述封閉空間也可以說是藉由將膜的凹部形成為手風琴結構、風箱結構而形成。另外，本發明不侷限於壓製加工之一的壓花加工，只要採用能夠在膜的一部分形成浮雕(relief)的方法即可。
另外，雖然在圖5B和5C中示出使用兩個膜 的例子，但是也可以彎折一個膜形成空間，並在該空間內收納上述捲繞體993。
不僅可以使薄型蓄電池為具有撓性的蓄電裝置，而且還可以藉由將外包裝體或密封容器設為樹脂材料等而製造具有撓性的蓄電裝置。在將外包裝體或密封容器設為樹脂材料時，與外部連接的部分設為導電材料。
例如，圖6示出具有撓性的方型蓄電池的例子。因為圖6A所示的捲繞體993與圖5A相同，所以省略詳細的說明。
圖6B和6C所示的蓄電裝置990是在外包裝體991內部收納上述捲繞體993而製造的。捲繞體993具有導線電極997及導線電極998，並在外包裝體991和外包裝體992的內部浸在電解液中。外包裝體991和外包裝體992例如可以使用鋁等金屬材料或樹脂材料。在外包裝體991和外包裝體992使用樹脂材料作為材料的情況下，外包裝體991和外包裝體992在由外部施加力時能夠變形，由此可以製造撓性方型蓄電池。在外包裝體991和外包裝體992在由外部施加力時能夠變形的情況下，也可以藉由使集電器的一部分合金化來實現集電器與接觸的活性物質層之間的高黏附性。
以下使用圖7、圖8、圖9說明蓄電裝置(蓄電體)的結構例子。
圖7A及圖7B是顯示蓄電裝置的外觀圖的圖。蓄電裝置包括電路板900及蓄電體913。蓄電體913 上貼有簽條910。再者，如圖7B所示，蓄電裝置包括端子951及端子952，簽條910的背面包括天線914及天線915。
電路板900包括端子911及電路912。端子911連接於端子951、端子952、天線914、天線915以及電路912。注意，也可以設置多個端子911，並將多個端子911分別用作控制信號輸入端子、電源端子等。
電路912也可以設置在電路板900的背面。注意，天線914及天線915不限於線圈狀，例如也可以是線狀或板狀。另外，還可以使用平面天線、口徑天線、行波天線、EH天線、磁場天線或介質天線等天線。或者，天線914或天線915也可以是平板狀的導體。該平板狀的導體可以被用作用於電場耦合的導體中的一個。也就是說，也可以將天線914或天線915用作電容器所包括的兩個導體中的一個導體。由此，不僅可以利用電磁場及磁場，還可以利用電場進行電力的發送和接收。
天線914的線寬較佳為大於天線915的線寬。由此，可以增大由天線914接收的電力量。
蓄電裝置在天線914及天線915與蓄電體913之間具有層916。層916例如具有遮蔽蓄電體913所產生的電磁場的功能。作為層916，例如可以使用磁性體。
注意，蓄電裝置的結構不侷限於圖7。
例如，如圖8A1及圖8A2所示，也可以在圖7A及圖7B所示的蓄電體913中的對置的一對面上分別設 置天線。圖8A1是從上述一對面中的一個一側的方向觀察的外觀圖，圖8A2是從上述一對面的另一個一側的方向觀察的外觀圖。另外，至於與圖7A和圖7B所示的蓄電裝置相同的部分，可以適當地援用圖7A和圖7B所示的蓄電裝置的說明。
如圖8A1所示，在蓄電體913的一對面中的一個上以夾著層916的方式設置有天線914，如圖8A2所示，在蓄電體913的一對面的另一個上以夾著層917的方式設置有天線915。層917例如具有遮蔽蓄電體913所產生的電磁場的功能。作為層917，例如可以使用磁性體。
藉由採用上述結構，可以增大天線914及天線915兩者的尺寸。
或者，如圖8B1及圖8B2所示，在圖7A及圖7B所示的蓄電體913中，對置的一對面各自也可設置其他天線。圖8B1是示出從上述一對面中的一個一側的方向觀察的外觀圖，圖8B2是示出上述一對面中的另一個一側的方向觀察的外觀圖。另外，與圖7A及圖7B所示的蓄電裝置相同的部分可以適當地援用圖7A及圖7B所示的蓄電裝置的說明。
如圖8B1所示，在蓄電體913的一對面中的一個上以夾著層916的方式設置有天線914和天線915，如圖8A2所示，在蓄電體913的一對面的另一個上以夾著層917的方式設置有天線918。天線918例如具有能夠與外部設備進行資料通信的功能。作為天線918，例如可以 使用具有能夠應用於天線914及天線915的形狀的天線。作為利用天線918的蓄電裝置與其他設備之間的通信方法，可以使用NFC等能夠在蓄電裝置與其他設備之間使用的回應方式等。
或者，如圖9A所示，也可以在圖7A及圖7B所示的蓄電體913上設置顯示裝置920。顯示裝置920藉由端子919與端子911電連接。另外，也可以在設置有顯示裝置920的部分不設有簽條910。此外，與圖7A及圖7B所示的蓄電裝置相同的部分可以適當地援用圖7A及圖7B所示的蓄電裝置的說明。
在顯示裝置920上，例如可以顯示示出是否在進行充電的影像、示出蓄電量的影像等。作為顯示裝置920，例如可以使用電子紙、液晶顯示裝置、電致發光(也稱為EL)顯示裝置等。例如，藉由使用電子紙可以降低顯示裝置920的耗電量。
或者，如圖9B所示，也可以在圖7A及圖7B所示的蓄電體913中設置感測器921。感測器921藉由端子922與端子911電連接。另外，感測器921也可以設置在簽條910的背面一側。此外，與圖7A及圖7B所示的蓄電裝置相同的部分可以適當地援用圖7A及圖7B所示的蓄電裝置的說明。
感測器921例如可以使用包括能夠測量如下因素的功能的感測器：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲 音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線。藉由設置感測器921，例如可以檢測出示出放置有蓄電裝置的環境的資料(溫度等)，將其儲存在電路912內的記憶體中。
另外，圖10示出將圖3、圖5和圖6所示的具有撓性的蓄電池安裝在電子裝置中的例子。作為應用具有撓性形狀的蓄電裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置、彈珠機等大型遊戲機等。
此外，也可以將具有撓性形狀的蓄電裝置沿著在房屋及高樓的內壁或外壁、汽車的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝。
圖10A示出行動電話機的一個例子。行動電話機7400除了組裝在外殼7401中的顯示部7402之外還具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外，行動電話機7400具有蓄電裝置7407。
圖10B示出使行動電話機7400彎曲的狀態。在利用外部的力使行動電話機7400變形而使其整體彎曲時，設置在其內部的蓄電裝置7407也被彎曲。圖10C示出此時被彎曲的蓄電裝置7407的狀態。蓄電裝置7407是薄型蓄電池。蓄電裝置7407在彎曲狀態下被固定。蓄電 裝置7407具有與集電器7409電連接的導線電極7408。例如，集電器7409為含有銅作為主要成分的金屬箔，其一部分與鎵合金化，由此集電器7409與接觸的活性物質層之間的黏附性得到提高，使得蓄電裝置7407成為在彎曲狀態下的可靠性高的結構。
圖10D示出手鐲型顯示裝置的一個例子。可攜式顯示裝置7100具備外殼7101、顯示部7102、操作按鈕7103及蓄電裝置7104。另外，圖10E示出被彎曲的蓄電裝置7104的狀態。當蓄電裝置7104在彎曲狀態下被裝於使用者的胳膊時，外殼變形，使得蓄電裝置7104的部分或全部的曲率變化。由等價圓半徑值表示的曲線的任一點上的彎曲程度被稱為曲率半徑，而曲率半徑的倒數被稱為曲率。明確地說，外殼或蓄電裝置7104的主表面的部分或全部在曲率半徑R為40mm以上且150mm以下的範圍內變化。只要蓄電裝置7104的主表面的曲率半徑R為40mm以上且150mm以下，就可以保持高可靠性。蓄電裝置7104具有與集電器7106電連接的導線電極7105。例如，集電器7106為包含銅作為主要成分的金屬箔，其一部分與鎵合金化，由此集電器7106與接觸的活性物質層之間的黏附性得到提高，並且蓄電裝置7104成為即使以曲率變化的方式被彎曲的次數多，也可以保持高可靠性的結構。
圖10F是手錶型可攜式資訊終端的一個例子。可攜式資訊終端7200包括外殼7201、顯示部7202、 帶子7203、帶扣7204、操作按鈕7205、輸出輸入端子7206等。
可攜式資訊終端7200可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編寫、音樂重放、網路通信、電腦遊戲等各種應用程式。
顯示部7202按其顯示面彎曲的方式設置，能夠沿著彎曲的顯示面進行顯示。另外，顯示部7202具備觸摸感測器，可以用手指或觸控筆等觸摸畫面來進行操作。例如，藉由觸摸顯示於顯示部7202的圖示7207，可以啟動應用程式。
操作按鈕7205除了時刻設定之外，還可以具有電源開關操作、無線通訊的開關操作、情景模式的執行及解除、省電模式的執行及解除等各種功能。例如，藉由利用組裝在可攜式資訊終端7200中的作業系統，可以自由地設定操作按鈕7205的功能。
另外，可攜式資訊終端7200可以執行被通信標準化的近距離無線通訊。例如，藉由與可無線通訊的耳麥相互通信，可以進行免提通話。
另外，可攜式資訊終端7200具備輸出輸入端子7206，可以藉由連接器直接與其他資訊終端進行資料的交換。另外，也可以藉由輸出輸入端子7206進行充電。另外，充電操作也可以利用無線供電進行，而不藉由輸出輸入端子7206。
可攜式資訊終端7200的顯示部7202具有具 備根據本發明的一個方式的電極部件的蓄電裝置。例如，圖10E所示的蓄電裝置7104可以在彎曲狀態下組裝入外殼7201的內部，或者，可以在能夠彎曲的狀態下組裝入帶子7203的內部。
當將蓄電池安裝於車輛時，可以實現混合動力汽車(HEV)、電動汽車(EV)或插電式混合動力汽車(PHEV)等新一代清潔能源汽車。
在圖11中，例示出使用本發明的一個方式的車輛。圖11A所示的汽車8100是使用電動機作為用來行駛的動力源的電動汽車。或者，汽車8100是能夠適當地選擇電動機或引擎作為用來行駛的動力源的混合動力汽車。藉由使用本發明的一個方式，可以實現續航距離長的車輛。另外，汽車8100包括蓄電裝置。蓄電裝置不但驅動電動機，而且還可以將電力供應到車頭燈8101或室內燈(未圖示)等的發光裝置。
另外，蓄電裝置也可以將電力供應到汽車8100所具有的速度表、轉速計等顯示裝置。此外，蓄電裝置也可以將電力供應到汽車8100所具有的導航系統等半導體裝置。
在圖11B所示的汽車8200中，汽車8200所具有的蓄電裝置可以藉由利用插電(plug-in)方式或非接觸供電方式等接受從外部的充電設備供應的電力。圖11B示出從地上設置型的充電裝置8021藉由電纜8022對安裝於汽車8200的蓄電裝置進行充電的狀態。當進行充電 時，作為充電方法、連接器的規格等，根據CHAdeMO(註冊商標)或聯合充電系統“Combined Charging System”等規定的方式適當地進行即可。作為充電裝置8021，也可以使用設置在商業設施的充電站或家庭的電源。例如，藉由利用插電技術從外部供應電力，可以對安裝於汽車8200的蓄電裝置進行充電。可以藉由AC/DC轉換器等轉換裝置將交流電力轉換成直流電力來進行充電。
另外，雖未圖示，但是也可以將受電裝置安裝在車輛上，並從地上的送電裝置非接觸地供應電力來進行充電。當利用該非接觸供電方式時，藉由在公路或外壁中組裝送電裝置，行駛中也可以進行充電，而不限於停車中。此外，也可以利用該非接觸供電方式，在2輛車輛之間進行電力的發送及接收。再者，還可以在車輛的外部裝飾部設置太陽能電池，在停車時、行駛時進行蓄電裝置的充電。可以利用電磁感應方式或磁場共振方式實現這樣的非接觸供電。
根據本發明的一個方式，可以使蓄電裝置的循環特性良好，並可以提高可靠性。此外，根據本發明的一個方式，可以提高蓄電裝置的特性，而可以使蓄電裝置本身小型輕量化。如果可以使蓄電裝置本身小型輕量化，就有助於實現車輛的輕量化，從而可以延長續航距離。另外，也可以將安裝在車輛上的蓄電裝置用作車輛以外的電力供應源。此時，可以避免在電力需求高峰時使用商業電源。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施例1
在本實施例中，說明可以用於包含在本發明的一個方式的蓄電裝置所用的非水性電解質中的非水性溶劑的由下述結構式表示的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：poEMI-FSA)的合成例。
<1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓氯化物的合成>
將8.27g(101mmol)的1-甲基-咪唑、13.4g(109mmol)的2-氯乙基丙基醚、5mL的乙腈加入100mL的三頸燒瓶中。將這個溶液在氮氣流下在80℃下攪拌6小時並在100℃下攪拌8小時。在反應後，對得到的溶液加入乙酸乙酯攪拌，去除有機層，從而清洗。對得到的水層加入100mL的乙腈和5.27g的活性炭攪拌20小時。在攪拌之後，將該水層藉由矽藻土(日本和光純藥工業株式會社，目錄號碼：537-02305)吸引過濾，並濃縮濾液。對得到的溶液加入水，並使用乙酸乙酯清洗水層。對該水層進行濃縮及乾燥，以得到目標物的黃色液體，產量為17.0g，產率為82%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓氯化物。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ=0.88(t、J=7.2Hz、3H)、1.51-1.63(m、2H)、3.42(t、J=6.9Hz、2H)、3.79-3.82(m、2H)、4.08(s、3H)、4.59-4.62(m、2H)、7.21-7.22(m、1H)、7.43-7.44(m、1H)、10.70(s、1H)。
圖12示出1H NMR譜圖。
<poEMI-FSA的合成>
將17.0g(83.1mmol)的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓氯化物、20.1g(91.7mmol)的雙(氟磺醯基)氨化鉀以及20mL的水加入100mL的茄形燒瓶中。將這個溶液在室溫下攪拌20小時。在反應後，對得到的溶液加入水，並使用二氯甲烷萃取水層。所得到的萃取液與有機層合併並用水清洗，使用硫酸鎂使有機層乾燥。對該溶液藉由自然過濾去除硫酸鎂，對濾液進行濃縮及乾燥，以得到目標物的黃色液體，產量為26.2g，產率為90%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即poEMI-FSA。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(1,1,2,2-四氯乙烷-d2，300MHz)：δ=0.90(t、J=7.5Hz、3H)、1.53-1.65(m、2H)、3.44(t、J=6.9Hz、2H)、3.74-3.77(m、2H)、3.96(s、3H)、4.33-4.36(m、2H)、7.22-7.23(m、1H)、7.40-7.41(m、1H)、8.58(s、1H)。
圖13示出1H NMR譜圖。
如上所述，可以確認能夠合成poEMI-FSA。
實施例2
在本實施例中，說明可以用於包含在本發明的一個方式的蓄電裝置所用的非水性電解質中的非水性溶劑的由下述結構式表示的1-(4-甲氧基丁基)-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：moBMI-FSA)的合成例。
<1-(4-甲氧基丁基)-3-甲基咪唑鎓氯化物的合成>
將8.28g(101mmol)的1-甲基-咪唑加入100mL的三 頸燒瓶中，在氮氣流下冷卻到0℃，並加入12.6g(103mmol)的1-氯-4-甲氧基丁烷。將這個溶液在80℃下攪拌7小時。在反應後，對得到的溶液加入乙酸乙酯攪拌，去除有機層，從而清洗。對得到的水層加入100mL的乙腈和6.74g的活性炭攪拌20小時。在攪拌後，將該水層藉由矽藻土(日本和光純藥工業株式會社，目錄號碼：537-02305)吸引過濾，並濃縮濾液。對得到的溶液加入水，並使用乙酸乙酯清洗水層。對該水層進行濃縮及乾燥，以得到目標物的淡黃色液體，產量為12.5g，產率為60%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即1-(4-甲氧基丁基)3-甲基咪唑鎓氯化物。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(DMSO-d6,300MHz)：δ=1.43-1.52(m、2H)、1.78-1.88(m、2H)、3.22(s、3H)、3.31-3.35(m、2H)、3.85(s、3H)、4.17(t、J=7.2Hz、2H)、7.70-7.71(m、1H)、7.77-7.78(m、1H)、9.13(s、1H)。
圖14示出1H NMR譜圖。
<moBMI-FSA的合成>
將12.5g(61.2mmol)的1-(4-甲氧基丁基)-3-甲基咪唑鎓氯化物、13.9g(63.2mmol)的雙(氟磺醯基)氨化鉀以及30mL的水加入200mL的茄形燒瓶中。將這個溶液在室溫下攪拌91小時。在反應後，對得到的溶液加入水，並使用二氯甲烷萃取水層。所得到的萃取液與有機層合併並用水清洗，使用硫酸鎂使有機層乾燥。對該溶液藉由自然過濾去除硫酸鎂，對濾液進行濃縮及乾燥，以得到目標物的透明液體，產量為17.9g，產率為83%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即moBMI-FSA。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ=1.56-1.65(m、2H)、1.98(quin、J=7.5Hz、2H)、3.32(s、3H)、3.43(t、J=6.0Hz、2H)、3.95(s、3H)、4.24(t、J=7.5Hz、2H)、7.30-7.34(m、2H)、8.62(s、1H)。
圖15示出1H NMR譜圖。
如上所述，可以確認能夠合成moBMI-FSA。
實施例3
在本實施例中，說明可以用於包含在本發明的一個方式的蓄電裝置所用的非水性電解質中的非水性溶劑的由下 述結構式表示的1-己基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：HMI-FSA)的合成例。
<HMI-FSA的合成>
將22.7g(91.9mmol)的1-己基-3-甲基咪唑鎓溴化物、22.1g(101mmol)的雙(氟磺醯基)氨化鉀以及40mL的水加入200mL的三角燒瓶中。將這個溶液在室溫下攪拌19小時。在反應後，對得到的溶液使用二氯甲烷進行萃取。將得到的萃取液與有機層合併並用水清洗，使用硫酸鎂使有機層乾燥。對該溶液藉由自然過濾去除硫酸鎂，對濾液進行濃縮及乾燥，以得到目標物的黃色液體，產量為28.6g，產率為89%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即HMI-FSA。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ=0.86-0.91(m、3H)、1.33-1.37(m、6H)、1.83-1.91(m、2H)、3.96(s、3H)、4.18(t、J=7.8Hz、2H)、7.27-7.30(m、2H)、8.66(s、1H)。
圖16示出1H NMR譜圖。
如上所述，可以確認能夠合成HMI-FSA。
實施例4
在本實施例中，說明可以用於包含在本發明的一個方式的蓄電裝置所用的非水性電解質中的非水性溶劑的由下述結構式表示的3-[(2-甲氧基乙氧基甲基)]-1-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：meoM2I-FSA)的合成例。
<3-(2-甲氧基乙氧基甲基)-1-甲基咪唑鎓氯化物的合成>
將8.23g(100mmol)的1-甲基-咪唑及5mL的乙腈加入100mL的三頸燒瓶中。將這個溶液在氮氣流下冷卻到0℃，並滴加12.5g(100mmol)的2-甲氧基乙氧基甲基氯化物。在滴加後，使這個溶液的溫度上升到室溫，攪拌4天。在反應後，對得到的溶液加入乙酸乙酯攪拌，去除有機層，從而清洗。對得到的水層加入100mL的乙腈和6.47g的活性炭攪拌24小時。在攪拌後，將該水層藉由矽藻土吸引過濾，並濃縮濾液。對得到的溶液加入水，並使用乙酸乙酯清洗水層。對該水層進行濃縮及乾燥，以得到目標物的透明液體，產量為16.4g，產率為79%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即3-(2-甲氧基乙氧基甲基)-1-甲基咪唑鎓氯化物。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ=3.34(s、3H)、3.54-3.56(m、2H)、3.85-3.88(m、2H)、4.11(s、3H)、5.88(s、2H)、7.25-7.26(m、1H)、7.45-7.47(m、1H)、11.20(s、1H)。
圖17示出1H NMR譜圖。
<meoM2I-FSA的合成>
將16.4g(79.3mmol)的3-(2-甲氧基乙氧基甲基)-3-甲基咪唑鎓氯化物、19.2g(87.4mmol)的雙(氟磺醯基)氨化鉀以及30mL的水加入200mL的茄形燒瓶中。將這個溶液在室溫下攪拌17小時。在反應後，對得到的溶液加入水，並使用二氯甲烷萃取水層。所得到的萃取液與有機層合併並用水清洗，使用硫酸鎂使有機層乾燥。對該溶液藉由自然過濾去除硫酸鎂，對濾液進行濃縮及乾燥，以得到目標物的透明液體，產量為21.2g，產率為76%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即meoM2I-FSA。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(DMSO-d6,300MHz)：δ=3.22(s、3H)、3.43-3.46(m、2H)、3.63-3.66(m、2H)、3.89(s、3H)、5.57(s、2H)、7.75-7.76(m、1H)、7.83-7.84(m、1H)、9.26(s、1H)。
圖18示出1H NMR譜圖。
如上所述，可以確認能夠合成meoM2I-FSA。
實施例5
在本實施例中，說明可以用於包含在本發明的一個方式的蓄電裝置所用的非水性電解質中的非水性溶劑的由下述結構式表示的3-[2-(甲氧基甲氧基)乙基)-1-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：mo2EMI-FSA)的合成例。
<3-[2-(甲氧基甲氧基)乙基)-1-甲基咪唑鎓溴化物的合 成>
將7.25g(88.3mmol)的1-甲基咪唑、5mL的乙腈以及10.2g(60.4mmol)的1-溴-2-(甲氧基甲氧基)乙烷加入100mL的三頸燒瓶中。將這個溶液在氮氣流下在80℃下攪拌7小時。在反應後，對得到的溶液加入乙酸乙酯攪拌，去除有機層，從而清洗。對得到的水層加入100mL的乙腈和6.69g的活性炭攪拌3天。在攪拌後，將該水層藉由矽藻土吸引過濾，並濃縮濾液。對得到的溶液加入水，並使用乙酸乙酯清洗水層。對該水層進行濃縮及乾燥，以得到目標物的透明液體，產量為13.2g，產率為87%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即3-[2-(甲氧基甲氧基)乙基]-1-甲基-1-咪唑鎓溴化物。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ=3.32(s、3H)、3.93-3.96(m、2H)、4.09(s、3H)、4.63-4.66(m、4H)、7.16(s、1H)、7.40(s、1H)、10.75(s、1H)。
圖19示出1H NMR譜圖。
<mo2EMI-FSA的合成>
將13.2g(52.7mmol)的3-[2-(甲氧基甲氧基)乙基)-1-甲基咪唑鎓溴化物、12.8g(58.3mmol)的雙(氟磺醯基)氨化鉀以及30mL的水加入200mL的茄形燒瓶中。將這個溶液在室溫下攪拌17小時。在反應後，對得到的溶液加入水，並使用二氯甲烷萃取水層。所得到的萃取液與有機層合併並用水清洗，使用硫酸鎂使有機層乾燥。對該溶液藉由自然過濾去除硫酸鎂，對濾液進行濃縮及乾燥，以得到目標物的透明液體，產量為15.0g，產率為81%。
根據核磁共振法(NMR)可確認：經上述步驟合成的化合物為目標物，即mo2EMI-FSA。
所得到的化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ=3.33(s、3H)、3.89-3.92(m、2H)、4.00(s、3H)、4.41-4.45(m、2H)、4.64(s、2H)、7.22(s、1H)、7.40(s、1H)、8.82(s、1H)。
圖20示出1H NMR譜圖。
如上所述，可以確認能夠合成mo2EMI-FSA。
實施例6
在本實施例中，使用上述實施方式所示的非水性電解 質製造蓄電裝置，並且對該蓄電裝置進行評價。該蓄電裝置設為硬幣型鋰離子二次電池。另外，作為本實施例中的硬幣型鋰離子二次電池，製造具有將磷酸鐵鋰(LiFePO4)用於一個電極而將石墨用於另一個電極的磷酸鐵鋰-石墨的全電池(full cell)結構的蓄電裝置。
全電池是指正極材料和負極材料都使用Li金屬以外的活性物質的鋰離子二次電池的電池(cell)。
另外，為了對非水性溶劑的不同進行比較，採用與上述全電池相同的電池結構，並且改變非水性溶劑的條件，從而製造樣本1至樣本7。表1示出本實施例所製造的正極、負極以及非水性電解質的條件。
另外，以下示出包含在非水性電解質中的陽離子的結構式。
作為樣本1的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-乙基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：EMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA(簡稱)的非水性電解質。
作為樣本2的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-丁基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：BMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為樣本3的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-己基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：HMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為樣本4的非水性電解質，使用在作為離子液體的3-甲基-1-辛基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：MOI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金 屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為樣本5的非水性電解質，使用在作為離子液體的3-甲基-1-壬基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：MNI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為樣本6的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-癸基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：DMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為樣本7的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：poEMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
在此，採用圖21A對表1所示的本實施例所製造的各樣本的製造方法進行以下說明。圖21A示出全電池的剖面結構。
(樣本1至樣本7：全電池結構的製造方法)
樣本1至樣本7包括用作外部端子的外殼171及外殼172、正極148、負極150、環狀絕緣體173、隔板156、間隔物181以及墊圈183。
作為外殼171及外殼172使用由不鏽鋼(SUS)形成的外殼。另外，作為間隔物181及墊圈183也使用由不鏽鋼(SUS)形成的間隔物及墊圈。
在正極148中，在為鋁箔(15.958)的正極集電器142上設置有以94.4：0.6：5(重量比)的比例包括正極活性物質、導電助劑及黏合劑的正極活性物質層143。另外，作為正極活性物質使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)。此外，作為導電助劑使用氧化石墨烯(GO：Graphene Oxide)。另外，作為黏合劑使用聚偏氟乙烯(PVdF)。正極活性物質層143的條件是：膜厚度為60μm以上且70μm以下，正極活性物質的負載量為7mg/cm2以上且8mg/cm2以下，密度為1.8g/cc以上且2.0g/cc以下。
在負極150中，在為鋁箔(15.958)的負極集電器145上設置有以97：1.5：1.5(重量比)的比例包括負極活性物質、第一黏合劑及第二黏合劑的負極活性物質層146。另外，作為負極活性物質使用球狀天然石墨。此外，作為第一黏合劑使用具有黏結性的羧甲基纖維素(CMC)。作為第二黏合劑使用苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)。負極活性物質層146的條件是：膜厚度為80μm以上且90μm以下，負極活性物質的負載量為8mg/cm2以上且9mg/cm2以下，密度為0.9g/cc以上且1.2g/cc以下。
隔板156使用沃特曼公司(Whatman公司)製造的玻璃纖維濾紙GF/C。將GF/C的膜厚度設定為260μm。
另外，將正極148、負極150以及隔板156浸 漬於樣本1至樣本7的非水性電解質中。
然後，如圖21A所示，將外殼171放在下面並從底側依次層疊正極148、隔板156、環狀絕緣體173、負極150、間隔物181、墊圈183、外殼172，並且使用“硬幣型電池斂縫機”將外殼171與外殼172斂縫，來製造樣本1至樣本7。
(各樣本的初次充放電特性的評價結果)
接著，對上述樣本1至樣本7的初次充放電進行測定。該測定使用充放電測量儀(日本東洋系統公司(TOYO SYSTEM CO.，LTD.)製造)對樣本1至樣本7在60℃的恆溫槽中進行。此外，作為該測定的充電方式採用恆電流方式，以大約0.1C(0.1mA/cm2)的充電率進行恆電流充電之後，以相同C的放電率進行放電。
圖22A示出樣本1的初次充放電特性的測定結果，圖22B示出樣本2的初次充放電特性的測定結果，圖23A示出樣本3的初次充放電特性的測定結果，圖23B示出樣本4的初次充放電特性的測定結果，圖24A示出樣本5的初次充放電特性的測定結果，圖24B示出樣本6的初次充放電特性的測定結果，並且圖25示出樣本7的初次充放電特性的測定結果。另外，在圖22至圖25中，橫軸表示正極活性物質重量的單位容量(mAh/g)，且縱軸表示電壓(V)。
如圖22至圖25所示，各樣本的放電特性之 一--截止電壓(2V)的放電容量分別如下：樣本1為62mAh/g，樣本2為86mAh/g，樣本3為121mAh/g，樣本4為110mAh/g，樣本5為106mAh/g，樣本6為113mAh/g，樣本7為101mAh/g。
另外，圖26A示出各樣本的初次充放電效率，而圖26B示出各樣本的循環特性的測定結果。
由圖22至25所示，初次充放電特性中，樣本2至樣本7均獲得良好的結果。如圖26A所示，樣本2至樣本7得到初次充放電效率為50%以上的良好的結果。另外，如圖26B所示，樣本3至樣本7得到良好的循環特性。
如上所述，在本實施例中可以確認到：含有具有四個以上的原子的直鏈(該直鏈包含C和O中的至少一種)的咪唑鎓陽離子的樣本2至7的電池特性良好。
實施例7
在本實施例中，使用本發明的一個方式的非水性電解質製造蓄電裝置，並且對該蓄電裝置進行評價。該蓄電裝置設為硬幣型鋰離子二次電池。另外，作為本實施例中的硬幣型鋰離子二次電池，製造具有將磷酸鐵鋰(LiFePO4)用於一個電極而將Li金屬用於另一個電極的磷酸鐵鋰-Li金屬的半電池(half cell)的蓄電裝置。
半電池是指正極使用Li金屬以外的活性物質，而負極使用Li金屬的鋰離子二次電池的電池 (cell)。在本實施例所示的半電池中，將磷酸鐵鋰作為活性物質用於正極，將Li金屬用於負極。
另外，為了對非水性溶劑的不同進行比較，採用與上述半電池相同的電池結構，並且改變非水性溶劑的條件，從而製造樣本8、樣本9。表2示出本實施例所製造的正極、負極以及非水性電解質的條件。
另外，以下表示包含在非水性電解質中的陽離子的結構式。
作為樣本8的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-己基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：HMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA(簡稱)的非水性電解質。
作為樣本9的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：poEMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
在此，參照圖21B說明表2所示的本實施例 所製造的各樣本的製造方法。圖21B示出半電池的剖面結構。
(樣本8、樣本9：半電池結構的製造方法)
樣本8、樣本9包括用作外部端子的外殼171及外殼172、正極148、負極149、環狀絕緣體173、隔板156、間隔物181以及墊圈183。
作為外殼171及外殼172使用由不鏽鋼(SUS)形成的外殼。另外，作為間隔物181及墊圈183也使用由不鏽鋼(SUS)形成的間隔物及墊圈。
在正極148中，在為鋁箔(15.958)的正極集電器142上設置有以94.4：0.6：5(重量比)的比例包括正極活性物質、導電助劑及黏合劑的正極活性物質層143。另外，作為正極活性物質使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)。此外，作為導電助劑使用氧化石墨烯(GO：Graphene Oxide)。另外，作為黏合劑使用聚偏氟乙烯(PVdF)。正極活性物質層143的條件是：膜厚度為60μm以上且70μm以下，正極活性物質的負載量為7mg/cm2以上且8mg/cm2以下，密度為1.8g/cc以上且2.0g/cc以下。
作為負極149，使用Li金屬。
隔板156使用沃特曼公司(Whatman公司)製造的玻璃纖維濾紙GF/C。將GF/C的膜厚度設定為260μm。
另外，將正極148、負極149以及隔板156浸漬於上述樣本8、樣本9的非水性電解質中。
然後，如圖21B所示，將外殼171放在下面並從底側依次層疊正極148、隔板156、環狀絕緣體173、負極149、間隔物181、墊圈183、外殼172，並且使用“硬幣型電池斂縫機”將外殼171與外殼172斂縫，來製造樣本8、樣本9。
接著，對上述樣本8、樣本9的充放電率特性進行測定。該測定使用充放電測量儀(日本東洋系統公司(TOYO SYSTEM CO.，LTD.)製造)在60℃的恆溫槽中進行。充電的上限為4V，以0.1C的充電率進行充電，並以0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C的各放電率進行放電。圖27示出與各放電率相應的放電容量。在圖27中，橫軸表示放電率(C)，且縱軸表示0.1(C)下的容量。其結果表明：樣本9的特性優於樣本8。
如上所述，在本實施例中可以確認到：在構成對咪唑鎓陽離子的氮引入的取代基的直鏈的原子個數相等的情況下，在該取代基包含氧(O)時，可以得到更好的電池特性。
實施例8
在本實施例中，說明作為本發明的一個方式的蓄電裝置的一個例子的實施方式2所示的薄型蓄電池的特性。
在正極中，在鋁的正極集電器上設置有以 94.4：0.6：5(重量比)的比例包括正極活性物質、導電助劑及黏合劑的正極活性物質層。另外，作為正極活性物質使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)。此外，作為導電助劑使用氧化石墨烯(GO：Graphene Oxide)。另外，作為黏合劑使用聚偏氟乙烯(PVdF)。正極活性物質層的條件是：膜厚度為47μm以上且53μm以下，正極活性物質的負載量為8.5mg/cm2以上且9.1mg/cm2以下，密度為1.69g/cc以上且2.06g/cc以下。
在負極中，在銅的負極集電器上設置有以97：1.5：1.5(重量比)的比例包括負極活性物質、第一黏合劑及第二黏合劑的負極活性物質層。另外，作為負極活性物質使用球狀天然石墨。此外，作為第一黏合劑使用具有黏結性的羧甲基纖維素(CMC)。作為第二黏合劑使用苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)。負極活性物質層的條件是：膜厚度為54μm以上且58μm以下，負載量為4.9mg/cm2以上且5.7mg/cm2以下，密度為0.93g/cc以上且1.07g/cc以下。
接著，使用正極和負極製造薄型蓄電池A至E。作為外包裝體，使用由熱熔接樹脂覆蓋的鋁薄膜。作為隔板使用厚度為50μm的溶劑紡絲再生纖維素纖維(TF40，日本高度紙工業株式會社製造)。
在一個薄型蓄電池中，作為電極使用一個正極和一個負極，隔著隔板使它們各自形成有活性物質層的面面對面。
作為薄型蓄電池A的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-乙基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：EMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA(簡稱)的非水性電解質。
作為薄型蓄電池B的非水性電解質，使用在作為離子液體的3-甲基-1-丙基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：MPI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為薄型蓄電池C的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-丁基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：BMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為薄型蓄電池D的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-己基-3-甲基咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：HMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
作為薄型蓄電池E的非水性電解質，使用在作為離子液體的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓雙(氟磺醯基)氨化物(簡稱：poEMI-FSA)中以1mol/L的濃度溶解有作為鹼金屬鹽的LiTFSA的非水性電解質。
另外，對薄型蓄電池D的離子液體的黏度及非水性電解質的黏度、薄型蓄電池E的離子液體的黏度及非水性電解質的黏度進行測定。HMI-FSA的黏度為48mPa．s，而在HMI-FSA中以1mol/L的濃度溶解有 LiTFSA的非水性電解質黏度為102mPa．s。poEMI-FSA的黏度為36.4mPa．s，而在poEMI-FSA中以1mol/L的濃度溶解有LiTFSA的非水性電解質黏度為86.2mPa．s。
薄型蓄電池D的非水性電解質的鋰離子的擴散係數在25℃下為9.08×10-12m2/s，在10℃下為4.36×10-12m2/s，在0℃下為2.80×10-12m2/s，-10℃下為1.31×10-12m2/s，並在-25℃下為3.27×10-13m2/s。薄型蓄電池E的非水性電解質的鋰離子的擴散係數在25℃下為1.05×10-11m2/s，在10℃下為4.90×10-12m2/s，在0℃下為2.70×10-12m2/s，-10℃下為1.26×10-12m2/s，並在-25℃下為3.07×10-13m2/s。
接著，對所製造的薄型蓄電池A至E進行老化(ageing)。在計算充放電率時，將相對於正極活性物質重量為170mA/g的電流值設定為1C。
首先，說明老化(ageing)的流程。首先，在25℃下，以3.2V為上限電壓且以0.01C的充電率進行充電(步驟1)。
接著，在進行脫氣之後，再次進行密封(步驟2)。
然後，在25℃下，以4V為上限電壓且以0.05C的充電率進行充電，然後以2V為下限電壓且以0.2C的放電率進行放電(步驟3)。
接著，在25℃下交替進行充電及放電各兩次。充電的條件為：上限電壓為4V；充電率為0.2C。放 電的條件為：下限電壓為2V；放電率為0.2C(步驟4)。
接著，進行所製造的薄型蓄電池A至E的充放電循環測試。將測量溫度設定為25℃。在此，充放電循環測試是指以一次充電和充電之後的一次放電為一個循環，而反復進行該循環。在初次循環中，以0.1C的充放電率進行充放電。接著，在以0.2C的充放電率進行200循環的充放電之後，以0.1C的充放電率進行1循環的充放電。然後，反復進行如下充放電：每隔以0.2C的充放電率進行200循環的充放電，以0.1C的充放電率進行1循環的充放電。
圖28示出對薄型蓄電池A至E的老化(ageing)的測定結果。圖29示出薄型蓄電池A至E的各循環的放電容量的推移。
如圖29所示，薄型蓄電池C至E的循環特性良好。
如上所述，在本實施例中可以確認到：含有具有包含C和O中的至少一種的四個以上的原子的直鏈的咪唑鎓陽離子的薄型蓄電池C至E的電池特性良好。
另外，在薄型蓄電池D及E中，改變包含在負極中的物質來製造薄型蓄電池D1及E1。
在負極中，在銅的負極集電器上設置有以95：1.5：1.5：2(重量比)的比例包括負極活性物質、第一黏合劑、第二黏合劑以及導電助劑的負極活性物質層。 另外，作為負極活性物質使用球狀天然石墨。此外，作為第一黏合劑使用具有黏結性的羧甲基纖維素(CMC)。作為第二黏合劑使用苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)。作為導電助劑，使用氣相生長碳纖維(VGCF：Vapor-Grown Carbon Fiber)。負極活性物質層的條件是：膜厚度為49μm以上且55μm以下，負載量為4.07mg/cm2以上且4.42mg/cm2以下，密度為0.85g/cc以上且0.92g/cc以下。
接著，對所製造的薄型蓄電池D1及E1的充放電率特性進行測定。該測定使用充放電測量儀(日本東洋系統公司(TOYO SYSTEM CO.，LTD.)製造)在60℃的恆溫槽中進行。充電的上限為4V，以0.1C的充電率進行；並以0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C的各放電率進行放電。圖30A示出薄型蓄電池D1的充放電特性，而圖31A示出薄型蓄電池E1的充放電特性。在圖30A及圖31A中，橫軸表示正極活性物質重量的單位容量(mAh/g)，且縱軸表示電壓(V)。圖30B示出薄型蓄電池D1的與各放電率相應的放電容量，而圖31B示出薄型蓄電池E1的與各放電率相應的放電容量。在圖30B及31B中，橫軸表示放電率(C)，且縱軸表示0.1(C)下的放電容量。其結果表明：薄型蓄電池E1的特性優於薄型蓄電池D1。
另外，對薄型蓄電池D1及E1的充放電特性的溫度依賴性進行測定。該測定使用充放電測量儀(日本東洋系統公司(TOYO SYSTEM CO.，LTD.)製造)在恆 溫槽中進行。測定溫度設為25℃、10℃、0℃、-10℃以及-25℃的溫度條件。作為該測定的充電方式採用恆電流方式，以0.1C的充電率進行恆電流充電，然後，以0.2C的放電率進行放電。充電時的溫度為25℃。
圖32至33示出測定結果。圖32A示出薄型蓄電池D1的充放電特性的測定結果，而圖33A示出薄型蓄電池E1的充放電特性的測定結果。圖32A及33A所示的曲線從左邊依次分別為-25℃、-10℃、0℃、10℃以及25℃的結果。圖32B示出薄型蓄電池D1的溫度與0.2C下的放電容量的關係，而圖33B示出薄型蓄電池E1的溫度與0.2C下的放電容量的關係。其結果表明：薄型蓄電池E1在0℃以下的低溫下也顯示優於薄型蓄電池D1的特性。
如上所述，可以確認到：在構成對咪唑鎓陽離子的氮引入的取代基的直鏈的原子個數相等的情況下，在該取代基包含氧(O)時，可以得到更好的電池特性。
實施例9
在本實施例中，說明本發明的一個方式的非水性電解質所包含的非水性溶劑，即HMI-FSA(簡稱)及poEMI-FSA(簡稱)的差示掃描量熱測定(DSC測定：Differential Scanning Calorimetry)。
DSC測定的測定方法藉由如下步驟進行：在大氣氛圍下將各樣本分別以降溫速度-10℃/min從室溫冷卻 至-120℃左右，然後以升溫速度10℃/min從-120℃左右加熱至100℃。然後，將各樣本進一步從100℃冷卻至-100℃，以升溫速度10℃/min從-100℃加熱至100℃，然後冷卻至-120℃，再從-100℃加熱至100℃，進行測定。
圖34A示出HMI-FSA的DSC測定結果，而圖34B示出poEMI-FSA的DSC測定結果。另外，在圖34中，縱軸表示熱量[mW]，橫軸表示溫度[℃]。
由圖34確認到：HMI-FSA的融化點在-11.2℃附近，而poEMI-FSA的融化點在-29.8℃附近。
如上所述，可以確認到：在構成對咪唑鎓陽離子的氮引入的取代基的直鏈的原子個數相等的情況下，在該取代基包含氧(O)時，可以得到更低的融化點。

Claims (11)

  1. 一種化合物，包括：由式(G2)表示的陽離子：以及陰離子，其中，R1表示碳原子數為1至4的烷基，R2至R4分別獨立地表示氫原子，或碳原子數為1至4的烷基。
  2. 根據申請專利範圍第1項之化合物，其中該陰離子為一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。
  3. 根據申請專利範圍第1項之化合物，其中該陰離子為雙(氟磺醯基)胺基陰離子。
  4. 根據申請專利範圍第1項之化合物，其中由R2至R4表示的該烷基為甲基。
  5. 根據申請專利範圍第1項之化合物，其中該陽離子由式(102)表示：
  6. 一種包括鹼金屬鹽及根據申請專利範圍第1項之化合物的非水性電解質。
  7. 一種包括根據申請專利範圍第6項之非水性電解質的蓄電裝置。
  8. 一種蓄電裝置，其包括：正極；包含球狀天然石墨之負極；及包含由式(G2)表示的陽離子：和陰離子之非水性電解質。
  9. 根據申請專利範圍第8項之蓄電裝置，其中該陰離子為一價醯胺基陰離子、一價甲基化物陰離子、氟磺酸根陰離子(SO3F-)、全氟烷基磺酸根陰離子、四氟硼酸根陰離子(BF4 -)、全氟烷基硼酸根陰離子、六氟磷酸根陰離子(PF6 -)和全氟烷基磷酸根陰離子中的任一種。
  10. 根據申請專利範圍第8項之蓄電裝置，其還包括鹼金屬鹽。
  11. 根據申請專利範圍第10項之蓄電裝置，其中該鹼金屬鹽為鋰鹽。
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