WO2025150511A1 - 非水電解液、非水電解液電池、及び非水電解液電池の製造方法 - Google Patents

非水電解液、非水電解液電池、及び非水電解液電池の製造方法

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WO2025150511A1
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nonaqueous electrolyte
carbonate
carbon atoms
salts
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渉 河端
進 岩崎
克将 森
圭 河原
美幸 山内
里歩 松岡
啓太 中原
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Central Glass Co Ltd
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof

Definitions

  • This disclosure relates to nonaqueous electrolytes, nonaqueous electrolyte batteries, and methods for manufacturing nonaqueous electrolyte batteries.
  • Nonaqueous electrolyte batteries such as lithium-ion batteries have been actively developed.
  • Nonaqueous electrolyte batteries usually include a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte.
  • Non-aqueous electrolyte-related technologies are no exception, and it has been proposed to use various additives to suppress degradation caused by the decomposition of non-aqueous electrolyte on the surfaces of active positive and negative electrodes.
  • Patent Document 1 describes that by using a non-aqueous electrolyte solution containing at least one of a dinitramide salt and a nitramide salt as a main electrolyte, a sub-electrolyte, or an additive, the cycle characteristics are equivalent to those of lithium hexafluorophosphate, which is generally used as a main electrolyte, and also describes that when the non-aqueous electrolyte solution is applied to a lithium-sulfur battery, the charge/discharge efficiency and the self-discharge characteristics are improved.
  • Each Rx independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a fluorosulfonyl group.
  • a plurality of Rx may be the same or different.
  • a plurality of Rx may be bonded to each other.
  • [A 2 in the general formula (2) represents -N(H)- or -N - (M 2 + )-.
  • M 2 + represents a metal cation or an onium cation.
  • R 2 and R 3 each independently represent a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms, an OH group, O - My + , or N(Ry) 2.
  • My + represents a metal cation or an onium cation.
  • cyclic ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, furan, tetrahydropyran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, and trioxane.
  • chain ethers include diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, dimethoxymethane, trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether.
  • the nonaqueous organic solvent may contain at least one selected from the group consisting of cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, sulfone compounds, sulfoxide compounds, and ionic liquids.
  • the cyclic ester may include a cyclic carbonate, and the cyclic carbonate may include at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate.
  • the chain ester may include a chain carbonate, and the chain carbonate may include at least one selected from the group consisting of ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl propyl carbonate.
  • the cyclic ether may include at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, furan, tetrahydropyran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, and trioxane.
  • the nonaqueous electrolyte of the present disclosure may use one type of compound alone as (II), or may use two or more types of compounds mixed in any combination and ratio according to the application.
  • the nonaqueous organic solvent contains, for example, one or more cyclic carbonates having a high dielectric constant and one or more chain carbonates or chain esters having a low liquid viscosity, since this increases the ionic conductivity of the electrolyte solution.
  • the decrease in electrical conductivity due to the decrease in the dielectric constant of the nonaqueous electrolyte is avoided, and the input/output characteristics and charge/discharge rate characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily set to a good range. Furthermore, by combining a specific chain ester with a specific amount of ethylene carbonate, the battery performance can be significantly improved.
  • the content of the chain ether is not particularly limited and may be any amount as long as it does not significantly impair the effects of the present disclosure, but may be 1 vol.% or more, preferably 2 vol.% or more, more preferably 3 vol.% or more, and may be 30 vol.% or less, preferably 25 vol.% or less, more preferably 20 vol.% or less, based on 100 vol.% of the nonaqueous organic solvent. If the content of the chain ether is within the above range, for example, in the case of a lithium ion battery in which the cation is mainly lithium, it is easy to ensure the effect of improving the degree of lithium ion dissociation of the chain ether and improving the ion conductivity due to the viscosity reduction.
  • the negative electrode active material is a carbonaceous material
  • the phenomenon in which the chain ether is co-inserted with the lithium ion can be suppressed, making it easier to keep the input/output characteristics and the charge/discharge rate characteristics within appropriate ranges.
  • the content of the sulfone compound is not particularly limited and may be any amount as long as it does not significantly impair the effects of the present disclosure, but may be 0.3 vol.% or more, preferably 0.5 vol.% or more, more preferably 1 vol.% or more, and may be 40 vol.% or less, preferably 35 vol.% or less, more preferably 30 vol.% or less, based on 100 vol.% of the nonaqueous organic solvent.
  • the nonaqueous electrolyte solution of the present disclosure contains (III) at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (1) and compounds represented by the following general formula (2) (also referred to as “(III)”).
  • [A 1 in the general formula (1) represents -N(H)- or -N - (M 1 + )-.
  • M 1 + represents a metal cation or an onium cation.
  • R 1 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms, an OH group, O - Mx + , or N(Rx) 2.
  • Mx + represents a metal cation or an onium cation.
  • [A 2 in the general formula (2) represents -N(H)- or -N - (M 2 + )-.
  • M 2 + represents a metal cation or an onium cation.
  • R 2 and R 3 each independently represent a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms, an OH group, O - My + , or N(Ry) 2.
  • My + represents a metal cation or an onium cation.
  • Each Ry independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a fluorosulfonyl group.
  • a plurality of Ry's may be the same or different.
  • a plurality of Ry's may be bonded to each other.
  • a 1 represents —N(H)— or —N ⁇ (M 1 + )—.
  • M 1 + represents a metal cation or an onium cation.
  • the metal cation include an alkali metal ion and an alkaline earth metal ion, specifically, a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, a magnesium ion, etc.
  • the onium cation include a quaternary ammonium cation, etc.
  • a 1 in general formula (1) represents —N(H)— or —N ⁇ (M 1 + )—, and M 1 + is a lithium ion or a sodium ion.
  • a 2 represents —N(H)— or —N ⁇ (M 2 + )—.
  • M2 + represents a metal cation or an onium cation.
  • the metal cation include an alkali metal ion and an alkaline earth metal ion, specifically, a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, a magnesium ion, etc.
  • the onium cation include a quaternary ammonium cation, etc.
  • a 2 in general formula (2) represents —N(H)— or —N ⁇ (M 2 + )—, and M 2 + is a lithium ion or a sodium ion.
  • Examples of such an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-octyl group, and an n-decyl group.
  • the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms may have a substituent.
  • the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms represented by R2 and R3 may be linear or branched, and preferably has 1 to 5 carbon atoms.
  • Examples of such an alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an isopropyloxy group, an n-butyloxy group, a sec-butyloxy group, a tert-butyloxy group, an n-pentyloxy group, an n-hexyloxy group, an n-octyloxy group, and an n-decyloxy group.
  • the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms may have a substituent.
  • alkynyloxy groups include ethynyloxy groups, 1-propynyloxy groups, 2-propynyloxy groups, 1-methylethynyloxy groups, 1-butynyloxy groups, 2-butynyloxy groups, 3-butynyloxy groups, 1-methylpropynyloxy groups, and 1-pentynyloxy groups.
  • the alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms may have a substituent.
  • Suitable examples of the aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms represented by R2 and R3 include a phenyloxy group and a naphthyloxy group.
  • the aryloxy group also includes those having a linking group such as a methylene group, and suitable examples include a benzyloxy group.
  • the aryloxy group having 6 to 15 carbon atoms may have a substituent.
  • at least one of R2 and R3 is a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, an ethenyl group, a methoxy group, O ⁇ My + , or N(Ry) 2 .
  • Examples of such an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-octyl group, and an n-decyl group.
  • the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms may have a substituent.
  • the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms represented by Ry includes linear or branched alkenyl groups, and is preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
  • Examples of the alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms represented by Ry include linear or branched alkynyl groups, and are preferably alkynyl groups having 2 to 5 carbon atoms.
  • the alkynyl group may have two or more unsaturated bonds. Suitable examples of such alkynyl groups include ethynyl groups, 1-propynyl groups, 2-propynyl groups, 1-methylethynyl groups, 1-butynyl groups, 2-butynyl groups, 3-butynyl groups, 1-methylpropynyl groups, and 1-pentynyl groups.
  • the alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms may have a substituent.
  • the multiple Ry's may be the same or different.
  • the multiple Ry's may be bonded to each other. When multiple Ry's are bonded to each other, they may form a 3- to 10-membered ring or a 5- to 8-membered ring containing a nitrogen atom as a ring member.
  • the ring may have a substituent.
  • the content of (III) in the nonaqueous electrolyte of the present disclosure may be from 0.01% by mass to 10% by mass, from 0.07% by mass to 5.5% by mass, or from 0.08% by mass to 5% by mass, relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte.
  • the nonaqueous electrolyte solution of the present disclosure is composed of the above-mentioned components as basic constituents, but the nonaqueous electrolyte solution of the present disclosure may contain the components described below (hereinafter also referred to as "other components that may be contained” or “other components") in any combination and ratio as long as the gist of the present disclosure is not impaired.
  • other components for example, other additives commonly used in this technical field may be added in any ratio.
  • the nonaqueous electrolyte of the present disclosure may further contain the following compounds to improve cycle capacity retention and gas generation during cycle testing.
  • At least one of the effects of preventing overcharging, forming a negative electrode film, and protecting the positive electrode may be enhanced.
  • electrolyte for non-aqueous electrolyte batteries, such as lithium polymer batteries, by quasi-solidifying it with a gelling agent or cross-linked polymer.
  • examples of the above polymers include polymers with polyethylene oxide in the main chain or side chain, homopolymers or copolymers of polyvinylidene fluoride, methacrylic acid ester polymers, polyacrylonitrile, etc.
  • the nonaqueous electrolyte of the present disclosure is suitable for use in nonaqueous electrolyte batteries (preferably nonaqueous electrolyte secondary batteries).
  • the negative electrode active material constituting the negative electrode is capable of doping and dedoping lithium ions, and examples thereof include carbon materials such as artificial graphite and natural graphite having a d value of 0.340 nm or less for the lattice plane (002) in X-ray diffraction, carbon materials such as hard carbon having a d value of more than 0.340 nm for the lattice plane (002) in X-ray diffraction, lithium metal, alloys of lithium metal and other metals (e.g., alloys of one or more metals selected from Si, Sn, and Al and lithium metal, alloys of one or more metals selected from Si, Sn, and Al and lithium metal), intermetallic compounds of lithium metal and other metals, metal oxides (e.g., oxides of one or more metals selected from Si, Sn, and Al, lithium titanium oxide, etc.),
  • carbon materials such as artificial graphite and natural graphite having a d value of 0.340 nm or less for the lat
  • the negative electrode active material those containing Si and/or Si metal oxide and a carbon material can be preferably mentioned.
  • the above-mentioned Si is silicon metal.
  • the Si metal oxide may be a compound represented by SiOx (x is a value of 0.5 to 1.5).
  • the total content of Si and/or Si metal oxide contained in the negative electrode active material may be 0.1 to 50 mass%, preferably 0.1 to 30 mass%, when the total amount of the Si and/or Si metal oxide contained in the negative electrode active material and the carbon material is taken as 100 mass%.
  • the above-mentioned carbon material graphite is preferable, and various artificial graphites, natural graphites, and hard carbons (hardly graphitizable carbons) can be used.
  • Graphite has very little change in crystal structure due to the absorption and release of lithium, so that a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.
  • the shape of the graphite may be any of fibrous, spherical, granular, and flaky.
  • amorphous carbon and graphite with a surface coated with amorphous carbon are more preferable since they have a low reactivity between the material surface and the electrolyte.
  • These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the negative electrode active material constituting the negative electrode may be sodium metal, an alloy of sodium metal with other metals such as tin, an intermetallic compound of sodium metal with other metals, various carbon materials such as hard carbon, metal oxides such as titanium oxide, metal nitrides, tin (single element), tin compounds, activated carbon, conductive polymers, etc.
  • phosphorus such as red phosphorus and black phosphorus
  • phosphorus compounds such as Co-P, Cu-P, Sn-P, Ge-P, Mo-P, antimony (single element), antimony compounds such as Sb/C and Bi-Sb, etc.
  • These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more types.
  • the negative electrode has a negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector for example, copper, stainless steel, nickel, titanium, or alloys thereof can be used.
  • sodium ion batteries aluminum or alloys thereof can also be used.
  • the negative electrode may have a negative active material layer formed on at least one surface of a negative current collector, the negative active material layer being composed of, for example, the above-mentioned negative active material, a binder, and, if necessary, a conductive agent.
  • the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, styrene butadiene rubber (hereinafter also referred to as "SBR”), carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, cellulose acetate phthalate, hydroxypropyl methyl cellulose, polyvinyl alcohol, and polyimide.
  • the conductive agent for example, carbon materials such as acetylene black, ketjen black, furnace black, carbon fiber, graphite, and fluorinated graphite can be used.
  • the positive electrode is not particularly limited, but may be made of a material that allows reversible insertion and desorption of alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions, or alkaline earth metal ions.
  • examples of the positive electrode material include NaCrO2 , NaFe0.5Co0.5O2 , NaFe0.4Mn0.3Ni0.3O2 , NaNi0.5Ti0.3Mn0.2O2 , NaNi1 /3Ti1 / 3Mn1 / 3O2 , NaNi0.33Ti0.33Mn0.16Mg0.17O2 , Na2 / 3Ni1 / 3Ti1/ 6Mn1/ 2O2 , and Na2 /3Ni1 / 3Mn2 / 3O .
  • the positive electrode may have a positive electrode active material layer formed on at least one surface of a positive electrode current collector.
  • the positive electrode active material layer may include, for example, the positive electrode active material described above, a binder, and, if necessary, a conductive agent.
  • the binder include those described in the negative electrode active material layer.
  • the conductive agent for example, carbon materials such as acetylene black, ketjen black, furnace black, carbon fiber, graphite (granular graphite or flake graphite), fluorinated graphite, etc. can be used. In the positive electrode, it is preferable to use acetylene black, ketjen black, etc., which have low crystallinity.
  • the electrode can be obtained, for example, by dispersing and kneading the active material, binder, and optionally conductive agent in predetermined amounts in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water, applying the resulting paste to a current collector, and drying to form an active material layer.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the resulting electrode is preferably compressed by a method such as roll pressing to adjust the electrode to an appropriate density.
  • the nonaqueous electrolyte battery of the present disclosure may include a separator.
  • a separator for example, a nonwoven fabric or a porous sheet made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene, cellulose, paper, glass fiber, etc. is used. These films are preferably microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass through.
  • the polyolefin separator include a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode, such as a microporous polymer film, such as a porous polyolefin film, and is permeable to lithium ions.
  • porous polyolefin film examples include a porous polyethylene film alone, or a multilayer film in which a porous polyethylene film and a porous polypropylene film are laminated together. Also included are films in which a porous polyethylene film and a polypropylene film are composited.
  • the nonaqueous electrolyte of the present disclosure may be impregnated and held in the separator. There is no particular limitation on the impregnation method, and it may be carried out by a known method. Specifically, the electrolyte can be impregnated by finally injecting the electrolyte into a battery equipped with a positive electrode, a separator, and a negative electrode.
  • the configuration of the nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment is not particularly limited, but for example, it can be configured such that an electrode element in which a positive electrode and a negative electrode are arranged opposite each other, and a nonaqueous electrolyte are contained in an exterior body.
  • the shape of the nonaqueous electrolyte battery is not particularly limited, but an electrochemical device in the shape of a coin, cylinder, square, aluminum laminate sheet, or the like can be assembled from the above elements.
  • the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery of the present disclosure includes a step of injecting the nonaqueous electrolyte of the present disclosure.
  • the method of injecting the electrolyte is not particularly limited, and may be a conventional method. For example, vacuum injection may be used.
  • Examples 1-2 to 1-10 Preparation of non-aqueous electrolytes 1-2 to 1-10) Except for changing the type and concentration of (III) as shown in Table 1, nonaqueous electrolyte solutions 1-2 to 1-10 were prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolyte solution 1-1.
  • Comparative nonaqueous electrolyte solution 1-1 was prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolyte solution 1-1, except that (III) was not added.
  • Comparative nonaqueous electrolyte solutions 1-2 to 1-4 were prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolyte solution 1-1, except that lithium dinitramide (hereinafter also referred to as "DN") was used as a comparative compound instead of (III) and its concentration was changed as shown in Table 1.
  • DN lithium dinitramide
  • nonaqueous electrolytes 2-1 to 2-5 and comparative non-aqueous electrolytes 2-1 to 2-2 were obtained in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolytes 1-4, 1-6 to 1-9, and comparative nonaqueous electrolytes 1-1 and 1-3, except that VC was added as other additive (1) and lithium bis(oxalato)borate (hereinafter also referred to as "BOB") as other additive (2) to the concentrations shown in Table 2 and dissolved.
  • BOB lithium bis(oxalato)borate
  • Tables 18 to 19 except that the other additive (1) was changed from DFBOP-Na to the compound shown in each table, the nonaqueous electrolytes 61-1 to 61-5 and the comparative nonaqueous electrolytes 61-1 to 61-2 were dissolved in the same manner as in the preparation of the nonaqueous electrolytes 61-1 to 61-2 to prepare the nonaqueous electrolytes and comparative nonaqueous electrolytes shown in each table.
  • DFOB-Na means sodium difluorooxalatoborate
  • TFOP-Na means sodium tetrafluorooxalatophosphate
  • DFPFSI-Na means sodium (difluorophosphoryl) (fluorosulfonyl) imide
  • FS-Na means sodium fluorosulfonate
  • Example 89-1> (Preparation of non-aqueous electrolyte 89-1) A mixed solvent of 1,3-dioxolane (hereinafter also referred to as "DOL”) and dimethoxymethane (hereinafter also referred to as "DME”) in a volume ratio of 1:2 was used as the nonaqueous organic solvent, and FSI was dissolved in the solvent as a solute to a concentration of 0.8 mol/L, and the compound represented by the above formula (1-1-Li) as (III) was dissolved in a concentration of 1.0 mass% relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte to obtain nonaqueous electrolyte 89-1.
  • the above preparation was performed while maintaining the liquid temperature at 25°C.
  • Non-aqueous electrolyte solutions 89-2 to 89-9 were prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of non-aqueous electrolyte solution 89-1, except that the type and concentration of (III) was changed as shown in Table 26.
  • Comparative nonaqueous electrolyte solution 89-1 was prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolyte solution 89-1, except that (III) was not added.
  • Comparative nonaqueous electrolyte solutions 89-2 to 89-4 were prepared by dissolving in the same manner as in the preparation of nonaqueous electrolyte solution 89-1, except that DN was used as a comparative compound instead of (III) and its concentration was changed as shown in Table 26.
  • NCM622 positive electrode 90.0% by mass of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 powder was mixed with 5.0% by mass of polyvinylidene fluoride (hereinafter also referred to as "PVDF” ) as a binder and 5.0 % by mass of acetylene black as a conductive material, and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter also referred to as "NMP”) was added to prepare a positive electrode composite paste. This paste was applied to both sides of aluminum foil (A1085), dried, pressed, and then punched out to 4 cm x 5 cm to obtain a test NCM622 positive electrode.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • NCM811 positive electrode (Preparation of NCM811 positive electrode) 92.0% by mass of LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 powder was mixed with 3.5% by mass of PVDF as a binder and 4.5 % by mass of acetylene black as a conductive material, and NMP was further added to prepare a positive electrode composite paste. This paste was applied to both sides of an aluminum foil (A1085), dried, pressed, and then punched out to 4 cm x 5 cm to obtain a test NCM811 positive electrode.
  • Sodium ion battery positive electrode Preparation of NaNi0.5Ti0.3Mn0.2O2 positive electrode
  • As the positive electrode active material 90.0 mass % NaNi0.5Ti0.3Mn0.2O2 , 5.0 mass% acetylene black as a conductive agent, and 5.0 mass% PVDF as a binder were mixed, and NMP was further added as a solvent to prepare a positive electrode composite paste. This paste was applied to both sides of an aluminum foil ( A1085 ), dried, pressed, and then punched out to 4 cm x 5 cm to obtain a test NaNi0.5Ti0.3Mn0.2O2 positive electrode .
  • This paste was applied to one side of an aluminum foil (A1085), dried, pressed, and then punched out into a circular electrode with a diameter of 10 mm to obtain a test sulfur positive electrode.
  • a negative electrode composite paste was prepared by mixing 92.0% by mass of natural graphite powder, 3.0% by mass of conductive material (HS-100, manufactured by Denka), 2.0% by mass of carbon nanofiber (VGCF, manufactured by Showa Denko), 2.0% by mass of SBR, 1.0% by mass of CMC, and water. This paste was applied to one side of a copper foil, dried, pressed, and then punched out to 4.5 cm x 5.5 cm to obtain a natural graphite negative electrode for testing.
  • HS-100 conductive material
  • VGCF carbon nanofiber
  • a negative electrode composite paste was prepared by mixing 85.0% by mass of artificial graphite powder, 7.0% by mass of nanosilicon, 3.0% by mass of conductive material (HS-100, manufactured by Denka), 2.0% by mass of carbon nanofiber (VGCF, manufactured by Showa Denko), 2.0% by mass of SBR, 1.0% by mass of CMC, and water. This paste was applied to one side of copper foil, dried, pressed, and then punched out to 4.5 cm x 5.5 cm to obtain a silicon-containing graphite negative electrode for testing.
  • HS-100 conductive material
  • VGCF carbon nanofiber
  • a negative electrode composite paste was prepared by mixing 90.0% by mass of hard carbon powder (Kureha Corporation, Carbotron P) and 10% by mass of PVDF as a binder, and adding NMP as a solvent. The paste was applied to one side of an aluminum foil (A1085), dried, pressed, and then punched out to 4.5 cm x 5.5 cm to obtain a test hard carbon negative electrode.
  • a test lithium metal negative electrode was obtained by punching out a sheet of metallic lithium into a circular electrode having a diameter of 12 mm.
  • nonaqueous electrolyte batteries lithium ion batteries
  • examples and comparative examples in Tables 10 to 16 nonaqueous electrolyte batteries (lithium ion batteries) were similarly produced using NCM811 as the positive electrode and silicon-containing graphite as the negative electrode.
  • nonaqueous electrolyte batteries sodium ion batteries
  • a sulfur positive electrode as a positive electrode and a lithium metal negative electrode as a negative electrode were positioned so as to face each other in an argon atmosphere with a dew point of ⁇ 50° C. or less, a polyethylene separator (diameter 15 mm) was interposed between them, and the produced electrolyte was then poured into the batteries to prepare coin-type nonaqueous electrolyte batteries (lithium-sulfur batteries).
  • the prepared cell was conditioned under the following conditions at an environmental temperature of 25° C. That is, as an initial charge/discharge test, the cell was charged at a constant current and constant voltage of 5 mA at a charging upper limit voltage of 4.2 V, discharged at a constant current of 10 mA to a discharge end voltage of 2.5 V, and then charged at a constant current and constant voltage of 10 mA at a charging upper limit voltage of 4.2 V, and discharged at a constant current of 10 mA to a discharge end voltage of 2.5 V. This charge/discharge cycle was repeated three times. The discharge capacity of the third charge was taken as the initial discharge capacity.
  • Capacity retention rate after cycle testing Lithium-ion battery>
  • the capacity retention rate after the cycle test was calculated using the following formula. A larger value indicates better cycle characteristics.
  • Capacity retention rate after cycle test (%) (discharge capacity after cycle test/initial discharge capacity) ⁇ 100
  • Lithium-sulfur battery> The battery was evaluated in the same manner as lithium-ion batteries. A higher value indicates better cycle characteristics.
  • Lithium-sulfur battery> Lithium-sulfur battery> The nonaqueous electrolyte battery after the initial charge/discharge test was charged at a constant current and constant voltage of 0.24 mA at a charging upper limit voltage of 2.5 V, and left for 24 hours in an environment at 45° C. Thereafter, the battery was left standing for 2 hours in an environment at 25° C., and discharged at a constant current of 0.24 mA until the discharge end voltage was 1.8 V. The battery was further charged at a constant current and constant voltage of 2.5 V and 0.24 mA, and discharged at a constant current of 0.24 mA until the discharge end voltage was 1.8 V, and the discharge capacity was taken as the discharge capacity after the high-temperature storage test.
  • Capacity retention rate after high-temperature storage test Lithium-ion battery>
  • the capacity retention rate after the high-temperature storage test was calculated using the following formula. A larger value indicates better high-temperature storage properties.
  • Capacity retention rate after high-temperature storage test (%) (discharge capacity after high-temperature storage test/initial discharge capacity) ⁇ 100
  • the nonaqueous electrolyte battery containing the nonaqueous electrolyte of the Example has superior high-temperature storage characteristics compared to the nonaqueous electrolyte battery containing the nonaqueous electrolyte of the Comparative Example.
  • the Example and Comparative Example which have the same content of (III) and the same content of the comparative compound in the nonaqueous electrolyte, it was found that the Example has superior cycle characteristics.
  • nonaqueous electrolyte that can exhibit excellent high-temperature storage characteristics when used in a nonaqueous electrolyte battery, and a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery.
  • a nonaqueous electrolyte battery having excellent high-temperature storage characteristics.

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Abstract

(I)溶質、(II)非水有機溶媒、並びに(III)下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する、非水電解液、上記非水電解液を含む非水電解液電池、及び上記非水電解液電池の製造方法。

Description

非水電解液、非水電解液電池、及び非水電解液電池の製造方法
 本開示は、非水電解液、非水電解液電池、及び非水電解液電池の製造方法に関するものである。
 近年、情報関連機器、通信機器、即ちパソコン、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン等の小型、高エネルギー密度用途向けの蓄電システムに加え、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車補助電源として搭載可能な、高容量で高出力かつエネルギー密度の高い電池の要望が急拡大している。また、電力貯蔵等の大型、パワー用途向け蓄電システムでも長期間使用可能な電池の要望が高まっている。これら各種蓄電システムの候補としてリチウムイオン電池等の非水電解液電池が盛んに開発されている。非水電解液電池は、通常、正極、負極、及び非水電解液を含む。
 これまで非水電解液電池の耐久性を改善するための手段として、正極や負極の活物質をはじめとする様々な電池構成要素の最適化が検討されてきた。非水電解液関連技術もその例外ではなく、活性な正極や負極の表面で非水電解液が分解することによる劣化を種々の添加剤で抑制することが提案されている。
 特許文献1には、ジニトラミド塩及びニトラミド塩の少なくとも1種を主電解質、副電解質、又は添加剤として含有する非水電解液を用いることで、サイクル特性が一般的に主電解質として用いられるヘキサフルオロリン酸リチウムと同等性能を有することが記載されている。また、リチウム硫黄電池へ適用した際には、充放電効率及び自己放電特性が改善することも記載されている。
米国特許出願公開第2006/0154144号明細書
 しかし、発明者らの検討の結果、特許文献1の実施例にて用いられているジニトラミドリチウムを含む非水電解液には、非水電解液電池に用いたときの高温保存特性について改善の余地があることが判明した。
 本開示は、非水電解液電池に用いたときに、優れた高温保存特性を発現できる非水電解液、及び上記非水電解液電池の製造方法を提供することを目的とする。また、本開示は、優れた高温保存特性を有する非水電解液電池を提供することを目的とする。
[1]
 (I)溶質、
 (II)非水有機溶媒、並びに
 (III)下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物
を含有する、非水電解液。
[一般式(1)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rは、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMx、又はN(Rx)を表す。Mxは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rxは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRxは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRxは、互いに結合していてもよい。]
[一般式(2)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMy、又はN(Ry)を表す。Myは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Ryは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRyは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRyは、互いに結合していてもよい。]
[2]
 前記一般式(1)中のRが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMx、又はN(Rx)である、[1]に記載の非水電解液。
[3]
 前記一般式(2)中のR及びRの少なくとも1つが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMy、又はN(Ry)である、[1]に記載の非水電解液。
[4]
 前記一般式(1)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンである、[1]又は[2]に記載の非水電解液。
[5]
 前記一般式(2)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンである、[1]又は[3]に記載の非水電解液。
[6]
 前記(III)の濃度が、前記非水電解液の総量に対して、0.01~10質量%である、[1]~[5]のいずれか1つに記載の非水電解液。
[7]
 前記(I)が、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiClO、LiN(SOF)、LiAlO、LiAlCl、LiCl、及びLiIからなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]~[6]のいずれか1つに記載の非水電解液。
[8]
 前記(I)が、NaPF、NaBF、NaSbF、NaAsF、NaClO、NaN(SOF)、NaAlO、NaAlCl、NaCl、及びNaIからなる群から選ばれる少なくとも1つである、[1]~[6]のいずれか1つに記載の非水電解液。
[9]
 前記(II)が、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、[1]~[8]のいずれか1つに記載の非水電解液。
[10]
 前記環状エステルが、環状カーボネートを含む、[9]に記載の非水電解液。
[11]
 前記環状カーボネートが、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[10]に記載の非水電解液。
[12]
 前記鎖状エステルが、鎖状カーボネートを含む、[9]に記載の非水電解液。
[13]
 前記鎖状カーボネートが、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[12]に記載の非水電解液。
[14]
 前記環状エーテルが、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、及びトリオキサンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[9]に記載の非水電解液。
[15]
 前記鎖状エーテルが、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン、1,2-ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及びテトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[9]に記載の非水電解液。
[16]
 更に、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン、ビフェニル、2-フルオロビフェニル、tert-ブチルベンゼン、tert-アミルベンゼン、2-フルオロトルエン、フルオロベンゼン、ジフルオロアニソール、ビニレンカーボネート、ビニレンカーボネートのオリゴマー(ポリスチレン換算の数平均分子量が170~5000)、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、trans-ジフルオロエチレンカーボネート、メチルプロパルギルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジメチルジカーボネート、ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピル)カーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート、1,6-ジイソシアナトヘキサン、無水マレイン酸、無水コハク酸、1,4-ジオキサン-2,6-ジオン、グルタル酸無水物、メタンジスルホン酸無水物、1,3-プロパンスルトン、1,3-プロペンスルトン、1,4-ブタンスルトン、2,4-ブタンスルトン、1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、4-プロピル-1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、ジメチレンメタンジスルホネート、トリメチレンメタンジスルホネート、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホニルフルオリド、エテンスルホニルフルオリド、1,2-エタンジスルホン酸無水物、メタンスルホン酸無水物、N,N’-カルボニルビス(N-メチルスルファモイルフルオリド)、ジフルオロ(ピコリナト)ボレート、ジフルオロリン酸フェニル、トリプロパルギルホスファート、テトラフルオロ(ピコリナト)ホスフェート、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、スクシノニトリル、メチルジフルオロビニルシラン、メチルフルオロジビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、トリビニルメチルシラン、トリビニルフルオロシラン、テトラビニルシラン、トリス(トリメチルシリル)ボレート、トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、1,3-ジメチル-1,3-ジビニル-1,3-ジ(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)ジシロキサン、フルオロスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩、モノメチル硫酸塩、モノエチル硫酸塩、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ペンタフルオロエタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ジフルオロホスホリル)イミド塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、テトラフルオロ(マロナト)リン酸塩、トリス(オキサラト)リン酸塩、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸塩、テトラフルオロオキサラトリン酸塩、ビス(オキサラト)ホウ酸塩、ジフルオロオキサラトホウ酸塩、ジフルオロ(マロナト)ホウ酸塩、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド塩、トリス(フルオロスルホニル)メチド塩、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ヘキサフルオロイソプロパノール、及びトリフルオロエタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、[1]~[15]のいずれか1つに記載の非水電解液。
[17]
 少なくとも、正極、負極、及び[1]~[16]のいずれか1つに記載の非水電解液を含む、非水電解液電池。
[18]
 前記負極がアルカリ金属、アルカリ金属合金、及びアルカリ金属をインターカレートする材料の少なくとも1つを含む、[17]に記載の非水電解液電池。
[19]
 [1]~[16]のいずれか1つに記載の非水電解液を注液する工程を有する、非水電解液電池の製造方法。
 本開示によれば、非水電解液電池に用いたときに、優れた高温保存特性を発現できる非水電解液、及び上記非水電解液電池の製造方法を提供することができる。また、本開示によれば、優れた高温保存特性を有する非水電解液電池を提供することができる。
 本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
 以下、本開示について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本開示の実施形態の一例であり、これらの具体的内容に限定はされない。
1.非水電解液について
 本開示の非水電解液は、(I)溶質、(II)非水有機溶媒、並びに(III)下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する。
[一般式(1)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rは、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMx、又はN(Rx)を表す。Mxは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rxは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRxは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRxは、互いに結合していてもよい。]
[一般式(2)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMy、又はN(Ry)を表す。Myは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Ryは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRyは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRyは、互いに結合していてもよい。]
<(I)溶質について>
 本開示の非水電解液が含む(I)溶質(「(I)」ともいう。)について説明する。
 (I)溶質は、従来、このような非水電解液の分野において、採用されている各種の溶質を特に制限されることなく採用することができる。このような溶質としては、任意のカチオンとアニオンとの対からなるイオン性塩であることが好適であり、非水有機溶媒中において、カチオン及びアニオンとしてイオン状態で存在しているものであれば、特に限定されることなく、各種の溶質を用いることができる。
 そのような溶質としては、例えば、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、及び四級アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のカチオンと、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロアンチモン酸アニオン、ヘキサフルオロヒ酸アニオン、過塩素酸アニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、アルミン酸アニオン、テトラクロロアルミン酸アニオン、塩化物イオン、及びヨウ化物イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のアニオンの対からなるイオン性塩であることが好ましい。
 具体的には、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiClO、LiN(SOF)、LiAlO、LiAlCl、LiCl及びLiIからなる群より選ばれる少なくとも1つ、又は、NaPF、NaBF、NaSbF、NaAsF、NaClO、NaN(SOF)、NaAlO、NaAlCl、NaCl及びNaIからなる群より選ばれる少なくとも1つを、好適に挙げることができる。
 中でも、非水電解液電池としてのエネルギー密度や、出力特性、寿命等から考えると、カチオンは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、及び四級アンモニウムカチオンからなる群から選ばれる少なくとも1種が、アニオンは、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、及びビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 本開示の非水電解液は、(I)として、一種類の化合物を単独で用いてもよく、二種類以上の化合物を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いてもよい。
 非水電解液の総量に対する(I)の濃度は特に制限はない。例えば(I)の濃度の下限を、0.5mol/L以上としてもよく、0.7mol/L以上としてもよく、0.9mol/L以上としてもよい。また、(I)の濃度の上限を、5mol/L以下としてもよく、4mol/L以下としてもよく、2mol/L以下としてもよい。0.5mol/L以上であれば、イオン伝導度が低下し難く、非水電解液電池のサイクル特性や、出力特性が低下し難いため好ましい。一方、5mol/L以下であれば、非水電解液の粘度が上昇し難く、イオン伝導度を低下させ難いため好ましい。なお、(I)として、二種類以上用いる場合は、それら溶質の合計の濃度が上述の範囲であることが好ましい。
 (I)を(II)非水有機溶媒に溶解する際の液温は特に限定されないが、-20~80℃であってもよく、0~60℃であってもよい。
 また、上記溶質のカチオンは、リチウムイオン電池用途に使用する場合は、リチウムイオンであることがより好ましく、ナトリウムイオン電池用途に使用する場合は、ナトリウムイオンであることがより好ましい。
<(II)非水有機溶媒について>
 本開示の非水電解液が含む(II)非水有機溶媒(「(II)」ともいう。)について説明する。(II)非水有機溶媒の種類は、特に限定されず、任意の非水有機溶媒を用いることができる。そのような非水有機溶媒としては、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、アミド化合物、ニトリル化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましく、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つを含むことがより好ましい。なお、環状カーボネートは、環状エステルの下位概念であり、鎖状カーボネートは、鎖状エステルの下位概念である。
 (II)非水有機溶媒の具体例としては、以下の非水有機溶媒が挙げられる。
 環状エステルとしては、プロピレンカーボネート(以下、「PC」と記載する場合がある)、エチレンカーボネート(以下、「EC」と記載する場合がある)、ブチレンカーボネート等の環状カーボネートの他、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン等が挙げられる。
 鎖状エステルとしては、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」と記載する場合がある)、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」と記載する場合がある)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」と記載する場合がある)、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチルエチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチルプロピルカーボネート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピルメチルカーボネート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピルエチルカーボネート、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピルプロピルカーボネート、等の鎖状カーボネートの他、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル(以下、「EP」と記載する場合がある)、2-フルオロプロピオン酸メチル、2-フルオロプロピオン酸エチル等が挙げられる。
 環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、トリオキサン等が挙げられる。
 鎖状エーテルとしては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン、1,2-ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
 その他、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホン化合物やスルホキシド化合物、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられる。また、イオン液体等も挙げることができる。
 (II)非水有機溶媒は、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物及びイオン液体からなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。
 環状エステルは、環状カーボネートを含んでもよく、環状カーボネートが、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。
 鎖状エステルは、鎖状カーボネートを含んでもよく、鎖状カーボネートが、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルプロピルカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1つを含んでもよい。
 環状エーテルは、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、及びトリオキサンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。
 鎖状エーテルは、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン、1,2-ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及びテトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。
 本開示の非水電解液は、(II)として、一種類の化合物を単独で用いてもよく、二種類以上の化合物を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いてもよい。これらの中ではその酸化還元に対する電気化学的な安定性と熱や上記溶質との反応に関わる化学的安定性の観点から、特にPC、EC、DEC、DMC、及びEMCからなる群から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
 また、非水有機溶媒として、例えば、誘電率の高い環状カーボネートから1種類以上と、液粘度が低い鎖状カーボネートもしくは鎖状エステルから1種類以上とを含有すると、電解液のイオン伝導度が高まるため好ましい。具体的には、以下の組合せを含むものがより好ましい。
 (1)ECとEMCの組合せ、
 (2)ECとDECの組合せ、
 (3)ECとDMCとEMCの組合せ、
 (4)ECとDECとEMCの組合せ、
 (5)ECとEMCとEPの組合せ、
 (6)PCとDECの組合せ、
 (7)PCとEMCの組合せ、
 (8)PCとEPの組合せ、
 (9)PCとDMCとEMCの組合せ、
 (10)PCとDECとEMCの組合せ、
 (11)PCとDECとEPの組合せ、
 (12)PCとECとEMCの組合せ、
 (13)PCとECとDMCとEMCの組合せ、
 (14)PCとECとDECとEMCの組合せ、
 (15)PCとECとEMCとEPの組合せ
 本開示における非水有機溶媒は、非水有機溶媒としての機能を有する限り、その濃度は、特に限定されるものではないが、非水電解液の総量(100質量%)に対して、例えば、40~99質量%としてもよく、好ましくは50~95質量%としてもよく、特に好ましくは70~93質量%としてもよい。
 環状カーボネートの含有量は、特に制限されず、本開示の効果を著しく損なわない限り任意であるが、1種を単独で用いる場合の含有量は、非水有機溶媒100体積%中、3体積%以上としてもよく、より好ましくは5体積%以上としてもよい。この範囲とすることで、非水電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水電解液電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また、90体積%以下としてもよく、好ましくは85体積%以下としてもよく、より好ましくは80体積%以下としてもよい。この範囲とすることで、非水電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水電解液電池の負荷特性を良好な範囲としやすくなる。
 また、環状カーボネートを2種類以上の任意の組み合わせで用いることもできる。好ましい組み合わせの一つは、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの組み合わせである。この場合のエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの体積比は、99:1~40:60が好ましく、特に好ましくは95:5~50:50である。更に、非水有機溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量は、特に制限されず、本開示の効果を著しく損なわない限り任意であるが、1体積%以上としてもよく、好ましくは2体積%以上としてもよく、より好ましくは3体積%以上としてもよく、また、30体積%以下としてもよく、好ましくは25体積%以下としてもよく、より好ましくは20体積%以下としてもよい。この範囲でプロピレンカーボネートを含有すると、例えば、エチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類とを組み合わせる場合において、エチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類との組み合わせの特性を維持したまま、更に低温特性が優れるので好ましい。
 鎖状エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 鎖状エステルの含有量は特に限定されないが、非水有機溶媒100体積%中、15体積%以上としてもよく、好ましくは20体積%以上としてもよく、より好ましくは25体積%以上としてもよく、また、90体積%以下としてもよく、好ましくは85体積%以下としてもよく、より好ましくは80体積%以下としてもよい。鎖状エステルの含有量を上記範囲とすることによって、非水電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水電解液電池の入出力特性や充放電レート特性を良好な範囲としやすくなる。また、非水電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水電解液電池の入出力特性や充放電レート特性を良好な範囲としやすくなる。
 さらに、特定の鎖状エステルに対して、エチレンカーボネートを特定の含有量で組み合わせることにより、電池性能を著しく向上させることができる。
 例えば、特定の鎖状エステルとして、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートや、ジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合物を選択した場合、エチレンカーボネートの含有量は、特に制限されず、本開示の効果を著しく損なわない限り任意であるが、5体積%以上としてもよく、好ましくは10体積%以上としてもよく、また45体積%以下としてもよく、好ましくは40体積%以下としてもよい。ジメチルカーボネートの含有量は、20体積%以上としてもよく、好ましくは30体積%以上としてもよく、また50体積%以下としてもよく、好ましくは45体積%以下としてもよい。エチルメチルカーボネートの含有量は20体積%以上としてもよく、好ましくは30体積%以上としてもよく、また50体積%以下としてもよく、好ましくは45体積%以下としてもよい。含有量を上記範囲内とすることで、電解質の低温析出温度を低下させながら、非水電解液の粘度も低下させてイオン伝導度を向上させ、低温でも高い入出力を得やすくなる。
 鎖状エーテルの含有量は、特に制限されず、本開示の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水有機溶媒100体積%中、1体積%以上としてもよく、好ましくは2体積%以上としてもよく、より好ましくは3体積%以上としてもよく、また、30体積%以下としてもよく、好ましくは25体積%以下としてもよく、より好ましくは20体積%以下としてもよい。鎖状エーテルの含有量が上記範囲内であれば、例えばカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン電池の場合、鎖状エーテルのリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすい。また、負極活物質が炭素質材料の場合、鎖状エーテルがリチウムイオンと共に共挿入される現象を抑制できることから、入出力特性や充放電レート特性を適正な範囲にしやすくなる。
 スルホン化合物の含有量は、特に制限されず、本開示の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水有機溶媒100体積%中、0.3体積%以上としてもよく、好ましくは0.5体積%以上としてもよく、より好ましくは1体積%以上としてもよく、また、40体積%以下としてもよく、好ましくは35体積%以下としてもよく、より好ましくは30体積%以下としてもよい。スルホン化合物の含有量が上記範囲内であれば、サイクル特性や保存特性等の耐久性の向上効果が得られやすく、また、非水電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避することができ、非水電解液電池の入出力特性や充放電レート特性を適正な範囲にしやすくなる。
<(III)について>
 本開示の非水電解液が含む(III)下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(「(III)」ともいう。)について説明する。
[一般式(1)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rは、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMx、又はN(Rx)を表す。Mxは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rxは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRxは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRxは、互いに結合していてもよい。]
[一般式(2)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMy、又はN(Ry)を表す。Myは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Ryは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRyは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRyは、互いに結合していてもよい。]
 一般式(1)で表される化合物について説明する。
 一般式(1)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。
 M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンが挙げられ、具体的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられる。オニウムカチオンとしては、四級アンモニウムカチオンなどが挙げられる。
 一般式(1)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンであることが好ましい一態様である。
 一般式(1)中のRは、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMx、又はN(Rx)を表す。
 Rが表す炭素数1~10のアルキル基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基などを例示することができる。炭素数1~10のアルキル基は置換基を有しないことが好ましい(すなわち、無置換の炭素数1~10のアルキル基であることが好ましい)。
 Rが表す炭素数1~10のアルコキシ基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルコキシ基として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-デシルオキシ基などを例示することができる。炭素数1~10のアルコキシ基は置換基を有していてもよい。
 Rが表す炭素数2~10のアルケニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニル基であることが好適である。また、アルケニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチルビニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチルプロぺニル基、1-ペンテニル基、1,3-ブタジエニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニル基は置換基を有していてもよい。
 Rが表す炭素数2~10のアルケニルオキシ基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニルオキシ基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニルオキシ基であることが好適である。また、アルケニルオキシ基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、1-プロペニルオキシ基、2-プロペニルオキシ基、1-メチルビニルオキシ基、1-ブテニルオキシ基、2-ブテニルオキシ基、3-ブテニルオキシ基、1-メチルプロぺニルオキシ基、1-ペンテニルオキシ基、1,3-ブタジエニルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニルオキシ基は置換基を有していてもよい。
 Rが表す炭素数2~10のアルキニルオキシ基としては、直鎖又は分岐鎖のアルキニルオキシ基が挙げられ、炭素数2~5のアルキニルオキシ基であることが好適である。また、アルキニルオキシ基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルキニルオキシ基としては、例えば、エチニルオキシ基、1-プロピニルオキシ基、2-プロピニルオキシ基、1-メチルエチニルオキシ基、1-ブチニルオキシ基、2-ブチニルオキシ基、3-ブチニルオキシ基、1-メチルプロピニルオキシ基、1-ペンチニルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルキニルオキシ基は置換基を有していてもよい。
 Rが表す炭素数6~15のアリールオキシ基としては、例えば、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基などが好適に挙げられる。また、アリールオキシ基には、メチレン基などの連結基を有するものも包含され、例えば、ベンジルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数6~15のアリールオキシ基は置換基を有していてもよい。
 Rが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMx、又はN(Rx)であることが好ましい一態様である。
 Mxは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンが挙げられ、具体的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられる。オニウムカチオンとしては、四級アンモニウムカチオンなどが挙げられる。
 Rxは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。
 Rxが表す炭素数1~10のアルキル基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基などを例示することができる。炭素数1~10のアルキル基は置換基を有していてもよい。
 Rxが表す炭素数2~10のアルケニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニル基であることが好適である。また、アルケニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチルビニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチルプロぺニル基、1-ペンテニル基、1,3-ブタジエニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニル基は置換基を有していてもよい。
 Rxが表す炭素数2~10のアルキニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルキニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルキニル基であることが好適である。また、アルキニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルキニル基としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-メチルエチニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-メチルプロピニル基、1-ペンチニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルキニル基は置換基を有していてもよい。
 複数あるRxは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRxは、互いに結合していてもよい。複数あるRxが互いに結合している場合、環員に窒素原子を含む3~10員環を形成してもよく、5~8員環を形成してもよい。上記環は置換基を有していてもよい。
 一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。なお、各化合物における「-NM-」は、前記一般式(1)における「-N(M )-」と同義である。
 一般式(2)で表される化合物について説明する。
 一般式(2)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。
 M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンが挙げられ、具体的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられる。オニウムカチオンとしては、四級アンモニウムカチオンなどが挙げられる。
 一般式(2)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンであることが好ましい一態様である。
 一般式(2)中のR及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMy、又はN(Ry)を表す。RとRは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 R及びRが表す炭素数1~10のアルキル基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基などを例示することができる。炭素数1~10のアルキル基は置換基を有していてもよい。
 R及びRが表す炭素数1~10のアルコキシ基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルコキシ基として、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-デシルオキシ基などを例示することができる。炭素数1~10のアルコキシ基は置換基を有していてもよい。
 R及びRが表す炭素数2~10のアルケニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニル基であることが好適である。また、アルケニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチルビニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチルプロぺニル基、1-ペンテニル基、1,3-ブタジエニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニル基は置換基を有していてもよい。
 R及びRが表す炭素数2~10のアルケニルオキシ基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニルオキシ基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニルオキシ基であることが好適である。また、アルケニルオキシ基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、1-プロペニルオキシ基、2-プロペニルオキシ基、1-メチルビニルオキシ基、1-ブテニルオキシ基、2-ブテニルオキシ基、3-ブテニルオキシ基、1-メチルプロぺニルオキシ基、1-ペンテニルオキシ基、1,3-ブタジエニルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニルオキシ基は置換基を有していてもよい。
 R及びRが表す炭素数2~10のアルキニルオキシ基としては、直鎖又は分岐鎖のアルキニルオキシ基が挙げられ、炭素数2~5のアルキニルオキシ基であることが好適である。また、アルキニルオキシ基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルキニルオキシ基としては、例えば、エチニルオキシ基、1-プロピニルオキシ基、2-プロピニルオキシ基、1-メチルエチニルオキシ基、1-ブチニルオキシ基、2-ブチニルオキシ基、3-ブチニルオキシ基、1-メチルプロピニルオキシ基、1-ペンチニルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルキニルオキシ基は置換基を有していてもよい。
 R及びRが表す炭素数6~15のアリールオキシ基としては、例えば、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基などが好適に挙げられる。また、アリールオキシ基には、メチレン基などの連結基を有するものも包含され、例えば、ベンジルオキシ基などが好適に挙げられる。炭素数6~15のアリールオキシ基は置換基を有していてもよい。
 R及びRの少なくとも1つが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMy、又はN(Ry)であることが好ましい一態様である。
 Myは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンが挙げられ、具体的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられる。オニウムカチオンとしては、四級アンモニウムカチオンなどが挙げられる。
 Ryは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。
 Ryが表す炭素数1~10のアルキル基は、直鎖又は分岐鎖でもよく、炭素数1~5であることが好適である。このようなアルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基などを例示することができる。炭素数1~10のアルキル基は置換基を有していてもよい。
 Ryが表す炭素数2~10のアルケニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルケニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルケニル基であることが好適である。また、アルケニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチルビニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチルプロぺニル基、1-ペンテニル基、1,3-ブタジエニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルケニル基は置換基を有していてもよい。
 Ryが表す炭素数2~10のアルキニル基としては、直鎖又は分岐鎖のアルキニル基が挙げられ、炭素数2~5のアルキニル基であることが好適である。また、アルキニル基は、不飽和結合を2個以上有してもよい。このようなアルキニル基としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-メチルエチニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-メチルプロピニル基、1-ペンチニル基などが好適に挙げられる。炭素数2~10のアルキニル基は置換基を有していてもよい。
 複数あるRyは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRyは、互いに結合していてもよい。複数あるRyが互いに結合している場合、環員に窒素原子を含む3~10員環を形成してもよく、5~8員環を形成してもよい。上記環は置換基を有していてもよい。
 一般式(2)で表される化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。なお、各化合物における「-NM-」は、前記一般式(2)における「-N(M )-」と同義である。
 本開示の非水電解液中の(III)の含有量は、非水電解液の総量に対して0.01質量%以上10質量%以下であってもよく、0.07質量%以上5.5質量%以下であってもよく、0.08質量%以上5質量%以下であってもよい。
<その他含有してもよい成分について>
 本開示の非水電解液は、上記成分を基本構成成分として構成されるものであるが、本開示の要旨を損なわない限りにおいて、本開示の非水電解液に以下に説明する成分(以降、「その他含有してもよい成分」や「その他成分」とも記載する)を任意の組合せ・比率で含有させてもよい。その他成分として、例えば、この技術分野において、一般的に用いられるその他添加剤を任意の比率で添加してもよい。
 その他成分としては、例えば、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン、ビフェニル、2-フルオロビフェニル、tert-ブチルベンゼン、tert-アミルベンゼン、2-フルオロトルエン、フルオロベンゼン、ジフルオロアニソール等の芳香族化合物、ビニレンカーボネート(以降「VC」と記載する場合がある)、ビニレンカーボネートのオリゴマー(ポリスチレン換算の数平均分子量が170~5000)、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(以降「FEC」と記載する場合がある)、エチニルエチレンカーボネート、trans-ジフルオロエチレンカーボネート、メチルプロパルギルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジメチルジカーボネート、ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピル)カーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート等のカーボネート化合物、1,6-ジイソシアナトヘキサン等のイソシアネート化合物、無水マレイン酸、無水コハク酸、1,4-ジオキサン-2,6-ジオン、グルタル酸無水物、メタンジスルホン酸無水物等の有機酸無水物、1,3-プロパンスルトン、1,3-プロペンスルトン、1,4-ブタンスルトン、2,4-ブタンスルトン、1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、4-プロピル-1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、ジメチレンメタンジスルホネート、トリメチレンメタンジスルホネート、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホニルフルオリド、エテンスルホニルフルオリド、1,2-エタンジスルホン酸無水物、メタンスルホン酸無水物、N,N’-カルボニルビス(N-メチルスルファモイルフルオリド)等のスルホン酸エステル化合物、ジフルオロ(ピコリナト)ボレート等のホウ酸エステル化合物、ジフルオロリン酸フェニル、トリプロパルギルホスファート、テトラフルオロ(ピコリナト)ホスフェート等のリン酸エステル化合物、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン等のホスファゼン化合物、スクシノニトリル等のニトリル化合物、メチルジフルオロビニルシラン、メチルフルオロジビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、トリビニルメチルシラン、トリビニルフルオロシラン、テトラビニルシラン、トリス(トリメチルシリル)ボレート、トリス(トリメチルシリル)ホスフェート等のシラン化合物、1,3-ジメチル-1,3-ジビニル-1,3-ジ(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)ジシロキサン等のシロキサン化合物、フルオロスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩(中でも好ましくは、フルオロスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩)等のスルホン酸塩、モノメチル硫酸塩、モノエチル硫酸塩等のモノアルキル硫酸塩、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ペンタフルオロエタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ジフルオロホスホリル)イミド塩、(中でも好ましくは、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ジフルオロホスホリル)イミド塩)等のイミド塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、テトラフルオロ(マロナト)リン酸塩、トリス(オキサラト)リン酸塩、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸塩、テトラフルオロオキサラトリン酸塩等のリン酸塩、ビス(オキサラト)ホウ酸塩、ジフルオロオキサラトホウ酸塩、ジフルオロ(マロナト)ホウ酸塩等のホウ酸塩、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド塩、トリス(フルオロスルホニル)メチド塩等のメチド塩、アクリル酸塩、メタクリル酸塩等のカルボン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩等の無機塩、ヘキサフルオロイソプロパノール、トリフルオロエタノール等の含フッ素アルコール等が挙げられる。
 また、本開示の非水電解液は、サイクル容量維持率及びサイクル試験中のガス発生を改善するために、更に、以下の化合物を含有してもよい。
 本開示の非水電解液に上記のその他成分を含有させることで、過充電防止効果、負極被膜形成効果、及び正極保護効果のうち少なくとも1つを高めてもよい。
 また、リチウムポリマー電池と呼ばれる非水電解液電池に使用される場合のように非水電解液電池用電解液をゲル化剤や架橋ポリマーにより擬固体化して使用することも可能である。上記ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖又は側鎖に持つポリマー、ポリビニリデンフルオライドのホモポリマー又はコポリマー、メタクリル酸エステルポリマー、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
 本開示の非水電解液がその他成分を含む場合、その他成分の含有量は、非水電解液の総量に対して0.01質量%以上10質量%以下であってもよい。
なお、上記その他成分のうち、フルオロエチレンカーボネートの含有量は、非水電解液の総量に対して0.01質量%以上55質量%以下であってもよい。
 また、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩については、非水電解液の総量に対する含有量が、0.01質量%以上20質量%以下であってもよい。
 また、ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピル)カーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネートについては、非水電解液の総量に対する含有量が、0.1質量%以上、70質量%以下であってもよい。
 また、上記その他成分がイオン性塩である場合、そのカチオンは、リチウムイオン電池用途に使用する場合は、リチウムイオンであることがより好ましく、ナトリウムイオン電池用途に使用する場合は、ナトリウムイオンであることがより好ましい。
 本開示の非水電解液は、要求特性に応じて、上記溶質(リチウム塩やナトリウム塩等)や上記その他成分の塩化合物を複数種類用いることで、アルカリ金属塩の合計を4種以上としてもよい。また、上記アルカリ金属塩の合計を5種以上としてもよい。
 本開示の非水電解液は、非水電解液電池(好ましくは非水電解液二次電池)に好適に用いられる。
2.非水電解液電池について
 本開示の非水電解液電池は、少なくとも、上記の本開示の非水電解液と、負極と、正極とを含む。さらには、セパレータや外装体等を含んでもよい。また、セパレータの代わりに非水電解液を含浸する媒体として固体電解質を用いてもよい。
 本開示の非水電解液電池は、少なくとも、正極、負極、セパレータ及び本開示の非水電解液を含むことが好ましい。
 本開示の非水電解液電池は、非水電解液二次電池であることが好ましい。
〔負極〕
 負極としては、特に限定されないが、負極がアルカリ金属、アルカリ金属合金、及びアルカリ金属をインターカレートする材料の少なくとも1つを含むものであってもよい。
 負極としては、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが、可逆的に挿入-脱離可能な材料を用いてもよい。
〔負極活物質〕
 例えばカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン電池の場合、負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能なものであり、例えば人造黒鉛や天然黒鉛等のX線回折における格子面(002)面のd値が0.340nm以下の炭素材料、ハードカーボン等のX線回折における格子面(002)面のd値が0.340nmを超える炭素材料、リチウム金属、リチウム金属と他の金属との合金(例えば、Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属とリチウム金属との合金、Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属を含む合金とリチウム金属との合金等)、リチウム金属と他の金属との金属間化合物、金属酸化物(例えば、Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属の酸化物、リチウムチタン酸化物等)、金属窒化物、スズ(単体)、スズ化合物、活性炭、導電性高分子から選ばれる少なくとも1種を含有するものが挙げられる。
 また、負極活物質として、Si及び/又はSi金属酸化物と、炭素材料とを含むものを好適に挙げることができる。上記Siはケイ素金属である。また、Si金属酸化物は、SiOx(xは、0.5~1.5の値)として示される化合物であってもよい。このとき負極活物質に含まれるSi及び/又はSi金属酸化物の合計の含有量は、負極活物質に含まれる前記Si及び/又はSi金属酸化物と、炭素材料との総量を100質量%とした場合に、0.1~50質量%としてもよく、好ましくは、0.1~30質量%としてもよい。上記炭素材料としては、黒鉛が好ましく、各種の人造黒鉛や天然黒鉛、ハードカーボン(難黒鉛化性炭素)を使用できる。黒鉛は、リチウムの吸蔵及び放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られる。黒鉛の形状は、繊維状、球状、粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。また、非晶質炭素や非晶質炭素を表面に被覆した黒鉛は、材料表面と電解液との反応性が低くなるため、より好ましい。
 これら負極活物質は、1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
 例えばカチオンがナトリウム主体となるナトリウムイオン電池の場合、負極を構成する負極活物質としては、ナトリウム金属、ナトリウム金属とスズ等の他の金属との合金、ナトリウム金属と他の金属との金属間化合物、ハードカーボンをはじめとする種々のカーボン材料、酸化チタン等の金属酸化物、金属窒化物、スズ(単体)、スズ化合物、活性炭、導電性ポリマー等を用いてもよい。これらの他にも、赤リン、黒リン等のリン(単体)、Co-P、Cu-P、Sn-P、Ge-P、Mo-P等のリン化合物、アンチモン(単体)、Sb/C、Bi-Sb等のアンチモン化合物等を用いてもよい。これら負極活物質は1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
〔負極集電体〕
 負極は、負極集電体を有する。負極集電体としては、例えば、銅や、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、又はこれらの合金等を用いることができる。また、ナトリウムイオン電池にはアルミニウムやその合金等を用いることもできる。
〔負極活物質層〕
 負極は、例えば、負極集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成される。負極活物質層は、例えば、前述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
 結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、スチレンブタジエンゴム(以降「SBR」とも記載する)、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、酢酸フタル酸セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が挙げられる。
 導電剤としては、例えば、アセチレンブラックや、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、炭素繊維、黒鉛、フッ素化黒鉛等の炭素材料を用いることができる。
〔正極〕
 正極としては、特に限定されないが、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが、可逆的に挿入-脱離可能な材料を用いてもよい。
〔正極活物質〕
 例えばカチオンがリチウムの場合、正極材料(正極活物質)として、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn等のリチウム含有遷移金属複合酸化物、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物のCo、Mn、Ni等の遷移金属が複数混合したもの、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたものを用いてもよい。具体的には、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O、Li[Ni0.8Mn0.1Co0.1]O(以降、「NCM811」と表記する場合がある)、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O、LiNi0.8Co0.2、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.87Co0.10Al0.03、LiNi0.90Co0.07Al0.03、LiNi0.6Co0.3Al0.12、LiNi0.5Mn1.54、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.1Mn1.94、LiCo0.5Mn0.5、0.5[LiNi0.5Mn0.5]・0.5[LiMnO]、0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/3]・0.5[LiMnO]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.375]・0.5[LiMnO]、0.5[LiNi0.375Co0.125Fe0.125Mn0.375]・0.5[LiMnO]、0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.375]・0.10[LiTiO]・0.45[LiMnO]等が挙げられる。
 また、オリビンと呼ばれるLiFePO、LiCoPO、LiMnPO、LiNiPO等の遷移金属のリン酸化合物、TiO、V、MoO等の酸化物、TiS、FeS、MoS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等を用いてもよい。
 例えばカチオンがナトリウムの場合、正極材料(正極活物質)としては、NaCrO、NaFe0.5Co0.5、NaFe0.4Mn0.3Ni0.3、NaNi0.5Ti0.3Mn0.2、NaNi1/3Ti1/3Mn1/3、NaNi0.33Ti0.33Mn0.16Mg0.17、Na2/3Ni1/3Ti1/6Mn1/2、Na2/3Ni1/3Mn2/3等のナトリウム含有遷移金属複合酸化物、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物のCo、Mn、Ni等の遷移金属が複数混合したもの、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、NaFePO、NaVPOF、Na(PO、NaFe(SO等のポリアニオン型化合物、組成式Naα001 β[Fe(CN)γで表されるプルシアンブルー類似体のナトリウム塩(M001=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu又はZnを表し、0≦α≦2、0.5≦β≦1.5、0.5≦γ≦1.5)、TiO、V、MoO等の酸化物、TiS、FeS、MoS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等を用いてもよい。
〔正極集電体〕
 正極は、正極集電体を有する。正極集電体としては、例えば、アルミニウムや、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
〔正極活物質層〕
 正極は、例えば、正極集電体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成される。正極活物質層は、例えば、前述の正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
 結着剤としては、〔負極活物質層〕で説明したものが同様に挙げられる。
 導電剤としては、例えば、アセチレンブラックや、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、炭素繊維、黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)、フッ素化黒鉛等の炭素材料を用いることができる。正極においては、結晶性の低いアセチレンブラックや、ケッチェンブラック等を用いることが好ましい。
〔電極(正極及び負極)の製造方法〕
 電極は、例えば、活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを所定の配合量で、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)や水等の溶媒中に分散混練し、得られたペーストを集電体に塗布、乾燥して活物質層を形成することで得ることができる。得られた電極は、ロールプレス等の方法により圧縮して、適当な密度の電極に調節することが好ましい。
〔セパレータ〕
 本開示の非水電解液電池は、セパレータを備えることができる。正極と、負極との接触を防ぐためのセパレータとしては、例えば、ポリプロピレンや、ポリエチレン等のポリオレフィン、セルロースや、紙、ガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化されているものが好ましい。
 ポリオレフィンセパレ-タとしては、例えば、多孔性ポリオレフィンフィルム等の微多孔性高分子フィルムといった正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が挙げられる。多孔性ポリオレフィンフィルムの具体例としては、例えば、多孔性ポリエチレンフィルム単独、又は多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。また、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとを複合化したフィルム等が挙げられる。
 本開示の非水電解液は、上記のセパレータに含浸されて保持されてもよい。含浸方法については、特に制限はなく、既知の方法で実施すればよい。具体的には、正極、セパレータ、負極を備えた電池に最後に電解液を注液することで含浸できる。
〔外装体〕
 本開示の非水電解液電池の外装体としては、例えば、コイン型や、円筒型、角型等の金属缶、更には、ラミネート外装体等を好適に用いることができる。金属缶材料としては、例えば、ニッケルメッキを施した鉄鋼材や、ステンレス鋼材、ニッケルメッキを施したステンレス鋼材、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が好適に挙げられる。ラミネート外装体としては、例えば、アルミニウムラミネートフィルムや、SUS製ラミネートフィルム、シリカをコーティングしたポリプロピレン、ポリエチレン等のラミネートフィルム等を用いることができる。
 本実施形態にかかる非水電解液電池の構成は、特に制限されるものではないが、例えば、正極及び負極が対向配置された電極素子と、非水電解液とが、外装体に内包されている構成とすることができる。非水電解液電池の形状は、特に限定されるものではないが、以上の各要素からコイン状や、円筒状、角形、又はアルミラミネートシート型等の形状の電気化学デバイスが組み立てられる。
3.非水電解液電池の製造方法について
 本開示の非水電解液電池の製造方法は、上記の本開示の非水電解液を注液する工程を有する。注液の方法としては特に制限は無く、従来採用されている方法で行うことが出来る。例えば、真空注液等が挙げられる。
 以下、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はかかる実施例により限定されるものではない。
<合成例1-1>
 化合物(1-1-Li)の合成
 50mlナスフラスコにアセトニトリル(以降「MeCN」とも記載する)30g、硝酸リチウム:0.45g(6.5mmol)を加え、20~30℃にて攪拌後、フルオロスルホニルイソシアネート:0.98g(7.8mmol)をゆっくりと加えた。30℃以下で1時間攪拌した後、濃縮を実施し、化合物(1-1-Li)を0.69g(回収率70%)得た。
<合成例1-2>
 化合物(1-5-Li)の合成
 50mlナスフラスコにMeCN:30g、硝酸リチウム:0.30g(4.4mmol)を加え、20~30℃にて攪拌後、メトキシスルホニルイソシアネート:0.66g(4.8mmol)をゆっくりと加えた。30℃以下で1時間攪拌した後、濃縮を実施し、化合物(1-5-Li)を0.51g(回収率72%)得た。
<合成例1-3>
 化合物(1-11-Li)の合成
 50mlナスフラスコにMeCN:30g、硝酸リチウム:0.25g(3.6mmol)を加え、20~30℃にて攪拌後、ピロリジン-1-スルホニルイソシアネート:0.67g(3.8mmol)をゆっくりと加えた。30℃以下で1時間攪拌した後、濃縮を実施し、化合物(1-11-Li)を0.53g(回収率73%)得た。
<合成例2-1>
 化合物(2-1-Li)の合成
 50mlナスフラスコにMeCN:30g、硝酸リチウム:0.35g(5.1mmol)を加え、20~30℃にて攪拌後、ジフルオロホスホリルイソシアネート:0.84g(6.6mmol)をゆっくりと加えた。30℃以下で1時間攪拌した後、濃縮を実施し、化合物(2-1-Li)を0.51g(回収率66%)得た。
<合成例2-2>
 化合物(2-6-Li)の合成
 50mlナスフラスコにテトラヒドロフラン:30g、化合物(2-1-Li):0.25g(1.6mmol)を加え、20~30℃にて攪拌後、2-メルカプトエタノール:0.13g(1.6mmol)を-10℃以下でゆっくりと加えた。10時間攪拌した後、更に水素化リチウム:0.12g(3.3mmol)をゆっくりと加えた。デカンテーションにて下層部を抜出、加圧濾過を実施し得た固体に酢酸エチル:30gを加え、2000rpmで1時間遠心沈降を実施した。その上澄み液の加圧濾過、その濾液の濃縮乾固を実施し、化合物(2-6-Li)を0.13g(回収率62%)得た。
 また、上記の化合物をそれぞれカチオン交換反応することにより下記の化合物(1-1-Na)、(1-5-Na)、(1-11-Na)、(2-1-Na)、及び(2-6-Na)を得た。
〔非水電解液の作製〕
(非水電解液1-1の調製)
 非水有機溶媒としてEC、DMC、EMCの体積比3:3:4の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてLiPFを1.0mol/Lの濃度となるように、(III)として上記式(1-1-Li)で表される化合物を非水電解液の総量に対して0.05質量%の濃度となるように溶解し、非水電解液1-1とした。なお、上記の調製は、液温を25℃に維持しながら行った。
<実施例1-2~1-10>
(非水電解液1-2~1-10の調製)
 (III)の種類や濃度を表1のように変えたこと以外は上記非水電解液1-1の調製と同様の手順で溶解して非水電解液1-2~1-10を調製した。
<比較例1-1>
(比較非水電解液1-1の調製)
 (III)を添加しなかったこと以外は非水電解液1-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液1-1を調製した。
<比較例1-2~1-4>
(比較非水電解液1-2~1-4の調製)
 (III)の代わりに、比較化合物としてジニトラミドリチウム(以降「DN」とも記載する)を用いてその濃度を表1のように変えたこと以外は非水電解液1-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液1-2~1-4を調製した。なお、DNについては、特許文献1を参考に以下のようにして得たものを使用した。
 DNの合成
 50mlナスフラスコに発煙硝酸:5.5ml、発煙硫酸:2mlを加え、-40℃にて、スルファミン酸リチウム:2.0gをゆっくりと加えた。-40℃にて30分間攪拌した後、氷水:40mlを注ぎ、LiОH水溶液でpH=7.0に中和した。その中和溶液を蒸発乾固させ、アセトン:2mlで抽出した。アセトン溶液に2-プロパノール:20mlを加え、混合物を減圧下で乾燥して得た。
 また、上記の化合物をカチオン交換反応することにより、DN-Naを得た。
<実施例2-1~2-5、比較例2-1~2-2>
(非水電解液2-1~2-5、及び比較非水電解液2-1~2-2の調製)
 更に、その他の添加剤(1)として、VC、その他の添加剤(2)として、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウム(以降「BOB」とも記載する)を表2に記載の濃度となるように添加し、溶解させた以外は、非水電解液1-4、1-6~1-9、比較非水電解液1-1、1-3の調製と同様にして、非水電解液2-1~2-5、比較非水電解液2-1~2-2をそれぞれ得た。なお、その他の添加剤(1)及びその他の添加剤(2)は、上述のその他含有してもよい成分に該当するものである。
<実施例3-1~3-5、比較例3-1~3-2>~<実施例9-1~9-5、比較例9-1~9-2>
 表2~3に記載のように、その他の添加剤(2)をBOBからそれぞれの表に記載の化合物に変更した以外は、非水電解液2-1~2-5、比較非水電解液2-1~2-2の調製と同様に溶解して、各表に記載の非水電解液及び比較非水電解液を調製した。なお、「DFBOP」はジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウムを意味し、「DFOB」はジフルオロオキサラトホウ酸リチウムを意味し、「TFOP」はテトラフルオロオキサラトリン酸リチウムを意味し、「DTD」は1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシドを意味し、「DFPFSI」は(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミドリチウムを意味し、「FS」はフルオロスルホン酸リチウムを意味し、「TV-Si」はテトラビニルシランを意味する。
<実施例10-1~10-5、比較例10-1~10-2>~<実施例33-1~33-5、比較例33-1~33-2>
 表4~9に記載のように、溶質として各表の「追加溶質」に記載の化合物を記載の量追加したこと、その他の添加剤(2)をそれぞれの表に記載の化合物に変更した以外は、非水電解液2-1~2-5、比較非水電解液2-1~2-2の調製と同様に溶解して、各表に記載の非水電解液及び比較非水電解液を調製した。なお、「DFP」はジフルオロリン酸リチウムを意味し、「FSI」はビス(フルオロスルホニル)イミドリチウムを意味し、「BF」はテトラフルオロホウ酸リチウムを意味する。
<実施例34-1~34-10、比較例34-1~34-4>~<実施例59-1~59-5、比較例59-1~59-2>
 非水有機溶媒とその他成分の混合溶液としてEC、FEC、DMC、EMCの体積比3:0.2:3:3.8の混合溶液を得た。該混合溶液中に溶質としてLiPF及びFSIをそれぞれ1.0mol/L及び0.1mol/Lの濃度となるように溶解したこと、表10~表16に記載のように、その他の添加剤(2)をそれぞれの表に記載の化合物に変更したこと、さらなる溶質として各表の「追加溶質」に記載の化合物を記載の量追加したこと、以外は、表1~表9に記載の電解液の調製と同様に溶解して、各表に記載の非水電解液及び比較非水電解液を調製した。
<実施例60-1>
(非水電解液60-1の調製)
 非水有機溶媒とその他成分の混合溶液としてEC、PC、FEC、EMCの体積比2:1:0.2:6.8の混合溶液を得た。該混合溶液中に溶質としてヘキサフルオロリン酸ナトリウム(以降「NaPF」とも記載する)を1.0mol/Lの濃度となるように、(III)として上記式(1-1-Na)で表される化合物を非水電解液総量に対して0.05質量%の濃度となるように溶解し、非水電解液60-1とした。なお、上記の調製は、液温を25℃に維持しながら行った。
<実施例60-2~60-10>
(非水電解液60-2~60-10の調製)
 (III)の種類や濃度を表17のように変えたこと以外は上記非水電解液60-1の調製と同様の手順で溶解して非水電解液60-2~60-10を調製した。
<比較例60-1>
(比較非水電解液60-1の調製)
 (III)を添加しなかったこと以外は非水電解液60-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液60-1を調製した。
<比較例60-2~60-4>
(比較非水電解液60-2~60-4の調製)
 (III)の代わりに、比較化合物としてDN-Naを用いてその濃度を表17のように変えたこと以外は非水電解液60-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液60-2~60-4を調製した。
<実施例61-1~61-5、比較例61-1~61-2>
(非水電解液61-1~61-5、及び比較非水電解液61-1~61-2の調製)
 更に、その他の添加剤(1)として、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸ナトリウム(以降「DFBOP-Na」とも記載する)を表18に記載の濃度となるように添加し、溶解させた以外は、非水電解液60-4、60-6~60-9、比較非水電解液60-1、60-3の調製と同様にして、非水電解液61-1~61-5、比較非水電解液61-1~61-2をそれぞれ得た。
<実施例62-1~62-5、比較例62-1~62-4>~<実施例67-1~67-5、比較例67-1~67-2>
 表18~19に記載のように、その他の添加剤(1)をDFBOP-Naからそれぞれの表に記載の化合物に変更した以外は、非水電解液61-1~61-5、比較非水電解液61-1~61-2の調製と同様に溶解して、各表に記載の非水電解液及び比較非水電解液を調製した。なお、「DFOB-Na」はジフルオロオキサラトホウ酸ナトリウムを意味し、「TFOP-Na」はテトラフルオロオキサラトリン酸ナトリウムを意味し、「DFPFSI-Na」は(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミドナトリウムを意味し、「FS-Na」はフルオロスルホン酸ナトリウムを意味する。
<実施例68-1~68-5、比較例68-1~68-2>~<実施例88-1~88-5、比較例88-1~88-2>
 表20~25に記載のように、溶質として各表の「追加溶質」に記載の化合物を記載の量追加したこと、その他の添加剤(1)をそれぞれの表に記載の化合物に変更した以外は、非水電解液61-1~61-5、比較非水電解液61-1~61-2の調製と同様に溶解して、各表に記載の非水電解液及び比較非水電解液を調製した。なお、「DFP-Na」はジフルオロリン酸ナトリウムを意味し、「FSI-Na」はビス(フルオロスルホニル)イミドナトリウムを意味し、「BF-Na」はテトラフルオロホウ酸ナトリウムを意味する。
<実施例89-1>
(非水電解液89-1の調製)
 非水有機溶媒として1,3-ジオキソラン(以降「DОL」とも記載する)、ジメトキシメタン(以降「DМE」とも記載する)の体積比1:2の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてFSIを0.8mol/Lの濃度となるように、(III)として上記式(1-1-Li)で表される化合物を非水電解液総量に対して1.0質量%の濃度となるように溶解し、非水電解液89-1とした。なお、上記の調製は、液温を25℃に維持しながら行った。
<実施例89-2~89-9>
(非水電解液89-2~89-9の調製)
 (III)の種類や濃度を表26のように変えたこと以外は上記非水電解液89-1の調製と同様の手順で溶解して非水電解液89-2~89-9を調製した。
<比較例89-1>
(比較非水電解液89-1の調製)
 (III)を添加しなかったこと以外は非水電解液89-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液89-1を調製した。
<比較例89-2~89-4>
(比較非水電解液89-2~89-4の調製)
 (III)の代わりに、比較化合物としてDNを用いてその濃度を表26のように変えたこと以外は非水電解液89-1の調製と同様の手順で溶解して比較非水電解液89-2~89-4を調製した。
〔非水電解液電池の作製〕
(NCM622正極の作製)
 LiNi0.6Co0.2Mn0.2粉末90.0質量%に、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(以降「PVDF」とも記載する)を5.0質量%、導電材としてアセチレンブラックを5.0質量%混合し、さらにN-メチル-2-ピロリドン(以降「NMP」とも記載する)を添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、4cm×5cmに打ち抜くことで試験用NCM622正極を得た。
(NCM811正極の作製)
 LiNi0.8Mn0.1Co0.1粉末92.0質量%に、バインダーとしてPVDFを3.5質量%、導電材としてアセチレンブラックを4.5質量%混合し、さらにNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、4cm×5cmに打ち抜くことで試験用NCM811正極を得た。
(ナトリウムイオン電池正極:NaNi0.5Ti0.3Mn0.2正極の作製)
 正極活物質としてNaNi0.5Ti0.3Mn0.2を90.0質量%と、導電剤として5.0質量%のアセチレンブラックと、結着剤として5.0質量%のPVDFとを混合し、さらに溶媒としてNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布し、乾燥、加圧を行った後に、4cm×5cmに打ち抜くことで試験用NaNi0.5Ti0.3Mn0.2正極を得た。
(硫黄正極の作製)
 正極活物質として硫黄‐CNT複合体(硫黄:炭素=70:30重量比)を80.0質量%と、導電材(デンカ製、HS-100)10.0質量%、そしてスチレンブタジエンゴム(以降「SBR」とも記載する)6.5質量%、カルボキシメチルセルロースナトリウム(以降「CMC」とも記載する)3.5質量%と水を混合し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の片面に塗布し、乾燥、加圧を行った後に、直径10mmの円形電極に打ち抜くことで試験用硫黄正極を得た。
(天然黒鉛負極の作製)
 天然黒鉛粉末92.0質量%と、導電材(デンカ製、HS-100)3.0質量%、カーボンナノファイバー(昭和電工製、VGCF)2.0質量%、そしてSBR2.0質量%、CMC1.0質量%と水を混合し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔の片面に塗布し、乾燥、加圧を行った後に、4.5cm×5.5cmに打ち抜くことで試験用天然黒鉛負極を得た。
(ケイ素含有黒鉛負極の作製)
 人造黒鉛粉末85.0質量%に、ナノシリコン7.0質量%、導電材(デンカ製、HS-100)3.0質量%、カーボンナノファイバー(昭和電工製、VGCF)2.0質量%、そしてSBR2.0質量%、CMC1.0質量%と水を混合し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔の片面に塗布し、乾燥、加圧を行った後に、4.5cm×5.5cmに打ち抜くことで試験用ケイ素含有黒鉛負極を得た。
(ハードカーボン負極の作製)
 ハードカーボン粉末(クレハ社製、カーボトロンP)90.0質量%と、結着剤としてPVDF10質量%を混合し、さらに溶媒としてNMPを添加し、負極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の片面に塗布し、乾燥、加圧を行った後に、4.5cm×5.5cmに打ち抜くことで試験用ハードカーボン負極を得た。
(リチウム金属負極の作製)
 シート状の金属リチウムを、直径12mmの円形電極に打ち抜くことで試験用リチウム金属負極を得た。
(非水電解液電池の作製)
 露点-50℃以下のアルゴン雰囲気で、上述のNCM622正極に端子を溶接した後に、その両側をポリエチレン製セパレータ(5cm×6cm)2枚で挟み、更にその外側を予め端子を溶接した天然黒鉛負極2枚で、負極活物質面が正極活物質面と対向するように挟み込んだ。そして、それらを一辺の開口部が残されたアルミラミネートの袋に入れ、非水電解液を真空注液した後に、開口部を熱で封止する事によって、表1~9の実施例及び比較例に係るアルミラミネート型の非水電解液電池(リチウムイオン電池)を作製した。
 また、表10~16の実施例及び比較例では、正極としてNCM811、負極としてケイ素含有黒鉛を用いて、同様に非水電解液電池(リチウムイオン電池)を作製した。
 また、表17~25の実施例及び比較例では、正極として、NaNi0.5Ti0.3Mn0.2正極、負極としてハードカーボン負極を用いて、同様に非水電解液電池(ナトリウムイオン電池)を作製した。
 また、表26の実施例及び比較例については、露点-50℃以下のアルゴン雰囲気で、正極として、硫黄正極、負極としてリチウム金属負極を用いて、其々を対面するように位置させ、その間にポリエチレン製セパレータ(直径15mm)を介在した後、前記製造された電解液を注液する事によって、コイン型の非水電解液電池(リチウム硫黄電池)を作製した。
〔評価〕
<初期充放電試験:リチウムイオン電池>
 まず、作製したセルを用いて、25℃の環境温度で、以下の条件でコンディショニングを実施した。即ち、初期充放電試験として、充電上限電圧4.2V、5mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧2.5Vまで10mAで定電流放電を行い、その後、充電上限電圧4.2V、10mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧2.5Vまで10mAで定電流放電を行う充放電サイクルを3回繰り返した。3回目の放電容量を初期放電容量とした。
<初期充放電試験:ナトリウムイオン電池>
 まず、作製したセルを用いて、25℃の環境温度で、以下の条件でコンディショニングを実施した。即ち、初期充放電試験として、充電上限電圧4.1V、5mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.5Vまで10mAで定電流放電を行い、その後、充電上限電圧4.1V、10mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.5Vまで10mAで定電流放電を行う充放電サイクルを3回繰り返した。3回目の放電容量を初期放電容量とした。
<初期充放電試験:リチウム硫黄電池>
 まず、作製したセルを用いて、25℃の環境温度で、以下の条件でコンディショニングを実施した。即ち、初期充放電試験として、放電終止電圧1.8Vまで0.24mAで定電流放電を行った。その後、充電上限電圧2.5V、0.24mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.8Vまで0.24mAで定電流放電を2回繰り返した。2回目の放電容量を初期放電容量とした。
<サイクル試験(25℃):リチウムイオン電池>
 上記の初期充放電試験が完了した非水電解液電池を、充電上限電圧4.2V、100mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧2.5Vまで100mAで定電流放電を行った。この25℃環境下での100mAでの充放電を500サイクル繰り返した。その後、充電上限電圧4.2V、10mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧2.5Vまで10mAで定電流放電を行い、その放電容量をサイクル試験後放電容量とした。
<サイクル試験(25℃):ナトリウムイオン電池>
 充電上限電圧を4.1V、放電終止電圧を1.5Vに変更したこと以外は、リチウムイオン電池と同様に評価した。
<サイクル試験(25℃):リチウム硫黄電池>
 上記の初期充放電試験が完了した非水電解液電池を、充電上限電圧2.5V、1.2mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.8Vまで1.2mAで定電流放電を行った。この25℃環境下での1.2mAでの充放電を50サイクル繰り返した。その後、充電上限電圧2.5V、0.24mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.8Vまで0.24mAで定電流放電を行い、その放電容量をサイクル試験後放電容量とした。
<サイクル試験後容量維持率:リチウムイオン電池>
 サイクル試験後の容量維持率を下記の式より求めた。この値が大きいほどサイクル特性に優れることを意味する。
 サイクル試験後の容量維持率(%)=(サイクル試験後放電容量/初期放電容量)×100
<サイクル試験後容量維持率:ナトリウムイオン電池>
 リチウムイオン電池と同様に評価した。この値が大きいほどサイクル特性に優れることを意味する。
<サイクル試験後容量維持率:リチウム硫黄電池>
 リチウムイオン電池と同様に評価した。この値が大きいほどサイクル特性に優れることを意味する。
<高温保存試験(70℃):リチウムイオン電池>
 上記の初期充放電試験が完了した非水電解液電池を、充電上限電圧4.2V、10mAで定電流定電圧充電し、70℃環境下にて60日間放置した。その後、25℃環境下で4時間静置し、放電終止電圧2.5Vまで10mAで定電流放電を行った。更に、充電上限電圧4.2V、10mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧2.5Vまで10mAで定電流放電を行い、その放電容量を高温保存試験後放電容量とした。
<高温保存試験(70℃):ナトリウムイオン電池>
 充電上限電圧を4.1V、放電終止電圧を1.5Vに変更したこと以外は、リチウムイオン電池と同様に評価した。
<高温保存試験(45℃):リチウム硫黄電池>
 上記の初期充放電試験が完了した非水電解液電池を、充電上限電圧2.5V、0.24mAで定電流定電圧充電し、45℃環境下にて24時間放置した。その後、25℃環境下で2時間静置し、放電終止電圧1.8Vまで0.24mAで定電流放電を行った。更に、2.5V、0.24mAで定電流定電圧充電し、放電終止電圧1.8Vまで0.24mAで定電流放電を行い、その放電容量を高温保存試験後放電容量とした。
<高温保存試験後容量維持率:リチウムイオン電池>
 高温保存試験後の容量維持率を下記の式より求めた。この値が大きいほど高温保存特性に優れることを意味する。
 高温保存試験後の容量維持率(%)=(高温保存試験後放電容量/初期放電容量)×100
<高温保存試験後容量維持率:ナトリウムイオン電池>
 リチウムイオン電池と同様に評価した。この値が大きいほど高温保存特性に優れることを意味する。
<高温保存試験後容量維持率:リチウム硫黄電池>
 リチウムイオン電池と同様に評価した。この値が大きいほど高温保存特性に優れることを意味する。
 上記結果より、実施例の非水電解液を含む非水電解液電池は、比較例の非水電解液を含む非水電解液電池に比べて、高温保存特性に優れることがわかった。また、非水電解液中の(III)の含有量と比較化合物の含有量とが同じ実施例と比較例とを比べると、実施例の方がサイクル特性が優れることがわかった。
 本開示によれば、非水電解液電池に用いたときに、優れた高温保存特性を発現できる非水電解液、及び上記非水電解液電池の製造方法を提供することができる。また、本開示によれば、優れた高温保存特性を有する非水電解液電池を提供することができる。
 本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本開示の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2024年1月12日出願の日本特許出願(特願2024-003378)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (19)

  1.  (I)溶質、
     (II)非水有機溶媒、並びに
     (III)下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物
    を含有する、非水電解液。
    [一般式(1)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rは、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMx、又はN(Rx)を表す。Mxは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Rxは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRxは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRxは、互いに結合していてもよい。]
    [一般式(2)中のAは、-N(H)-、又は-N(M )-を表す。M は、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルケニルオキシ基、炭素数2~10のアルキニルオキシ基、炭素数6~15のアリールオキシ基、OH基、OMy、又はN(Ry)を表す。Myは、金属カチオン、又はオニウムカチオンを表す。Ryは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、又はフルオロスルホニル基を表す。複数あるRyは、同一でもよいし、異なっていてもよい。複数あるRyは、互いに結合していてもよい。]
  2.  前記一般式(1)中のRが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMx、又はN(Rx)である、請求項1に記載の非水電解液。
  3.  前記一般式(2)中のR及びRの少なくとも1つが、フッ素原子、メチル基、エチル基、エテニル基、メトキシ基、OMy、又はN(Ry)である、請求項1に記載の非水電解液。
  4.  前記一般式(1)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンである、請求項1に記載の非水電解液。
  5.  前記一般式(2)中のAが、-N(H)-、又は-N(M )-を表し、かつ、M が、リチウムイオン、又はナトリウムイオンである、請求項1に記載の非水電解液。
  6.  前記(III)の濃度が、前記非水電解液の総量に対して、0.01~10質量%である、請求項1に記載の非水電解液。
  7.  前記(I)が、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiClO、LiN(SOF)、LiAlO、LiAlCl、LiCl、及びLiIからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の非水電解液。
  8.  前記(I)が、NaPF、NaBF、NaSbF、NaAsF、NaClO、NaN(SOF)、NaAlO、NaAlCl、NaCl、及びNaIからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の非水電解液。
  9.  前記(II)が、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載の非水電解液。
  10.  前記環状エステルが、環状カーボネートを含む、請求項9に記載の非水電解液。
  11.  前記環状カーボネートが、エチレンカーボネート、及びプロピレンカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項10に記載の非水電解液。
  12.  前記鎖状エステルが、鎖状カーボネートを含む、請求項9に記載の非水電解液。
  13.  前記鎖状カーボネートが、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項12に記載の非水電解液。
  14.  前記環状エーテルが、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、及びトリオキサンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載の非水電解液。
  15.  前記鎖状エーテルが、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン、1,2-ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及びテトラエチレングリコールジメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載の非水電解液。
  16.  更に、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン、ビフェニル、2-フルオロビフェニル、tert-ブチルベンゼン、tert-アミルベンゼン、2-フルオロトルエン、フルオロベンゼン、ジフルオロアニソール、ビニレンカーボネート、ビニレンカーボネートのオリゴマー(ポリスチレン換算の数平均分子量が170~5000)、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、trans-ジフルオロエチレンカーボネート、メチルプロパルギルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジメチルジカーボネート、ビス(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-1-プロピル)カーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート、1,6-ジイソシアナトヘキサン、無水マレイン酸、無水コハク酸、1,4-ジオキサン-2,6-ジオン、グルタル酸無水物、メタンジスルホン酸無水物、1,3-プロパンスルトン、1,3-プロペンスルトン、1,4-ブタンスルトン、2,4-ブタンスルトン、1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、4-プロピル-1,3,2-ジオキサチオラン-2,2-ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、ジメチレンメタンジスルホネート、トリメチレンメタンジスルホネート、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホニルフルオリド、エテンスルホニルフルオリド、1,2-エタンジスルホン酸無水物、メタンスルホン酸無水物、N,N’-カルボニルビス(N-メチルスルファモイルフルオリド)、ジフルオロ(ピコリナト)ボレート、ジフルオロリン酸フェニル、トリプロパルギルホスファート、テトラフルオロ(ピコリナト)ホスフェート、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、スクシノニトリル、メチルジフルオロビニルシラン、メチルフルオロジビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、トリビニルメチルシラン、トリビニルフルオロシラン、テトラビニルシラン、トリス(トリメチルシリル)ボレート、トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、1,3-ジメチル-1,3-ジビニル-1,3-ジ(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)ジシロキサン、フルオロスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩、モノメチル硫酸塩、モノエチル硫酸塩、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド塩、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ペンタフルオロエタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(フルオロスルホニル)イミド塩、(ジフルオロホスホリル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(ジフルオロホスホリル)イミド塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、テトラフルオロ(マロナト)リン酸塩、トリス(オキサラト)リン酸塩、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸塩、テトラフルオロオキサラトリン酸塩、ビス(オキサラト)ホウ酸塩、ジフルオロオキサラトホウ酸塩、ジフルオロ(マロナト)ホウ酸塩、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド塩、トリス(フルオロスルホニル)メチド塩、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ヘキサフルオロイソプロパノール、及びトリフルオロエタノールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1に記載の非水電解液。
  17.  少なくとも、正極、負極、及び請求項1~16のいずれか1項に記載の非水電解液を含む、非水電解液電池。
  18.  前記負極がアルカリ金属、アルカリ金属合金、及びアルカリ金属をインターカレートする材料の少なくとも1つを含む、請求項17に記載の非水電解液電池。
  19.  請求項1~16のいずれか1項に記載の非水電解液を注液する工程を有する、非水電解液電池の製造方法。
PCT/JP2025/000356 2024-01-12 2025-01-08 非水電解液、非水電解液電池、及び非水電解液電池の製造方法 Pending WO2025150511A1 (ja)

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