JP2019169302A - 蓄電デバイス用電解質及び非水電解液 - Google Patents

Abstract

【課題】非水電解液の電気抵抗を低下させ、かつ充電、放電を繰り返し後も高容量を維持できる高めた蓄電デバイス用の非水電解液及び蓄電デバイスの提供を目的にする。【解決手段】下記式（１）又は式（２）で表されるリチウム含有錯体化合物を含む蓄電デバイス用電解質。（Ｌｉ）ｍ（Ａ）ｎ（ＵＦｘ）ｙ（１）（Ｌｉ）ｍ（Ｓｉ）ｎ（Ｏ）ｑ（ＵＦｘ）ｙ（２）（式中、Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｐ又はＮである。Ｕは、ホウ素原子又はリン原子である。ｍ、ｎは、それぞれ独立して、１〜６である。ｑは１〜１２である。ｘは３又は５である。ｙは１〜６である。）【選択図】なし

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイス用電解質、及びそれを含有する蓄電デバイス用非水電解液に関する。

近年、携帯電話、ノートパソコンなどに代表される携帯用電子端末等の種々の携帯電子機器の普及に伴い、それらの電源として二次電池は重要な役割を果たしている。これらの二次電池としては、水溶液系電池、非水電解液電池が挙げられる。なかでも、リチウムイオン等を吸蔵、放出できる正極及び負極と、非水電解液とを備える非水電解液二次電池は、高電圧で高エネルギー密度を有し、安全性に優れ、環境問題などの点で、他の二次電池と比較して様々な利点を有している。

現在実用化されている非水電解液二次電池としては、例えば、正極活物質としてリチウムと遷移金属との複合酸化物を用い、負極活物質としてリチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を用いたリチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池の負極活物質では、優れたサイクル特性を有する材料としては、炭素材料が挙げられる。炭素材料のなかでも、黒鉛は単位体積あたりのエネルギー密度を向上できる材料として期待されている。

また、リチウム二次電池の特性向上のため、負極／正極の特性のみならず、リチウムイオンの移送を担う非水電解液の特性の向上が求められている。かかる非水電解液としては、非プロトン性有機溶媒に、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＮ(ＳＯ_２ＣＦ_３)_２、ＬｉＮ(ＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_３)_２などのリチウム塩を溶解した非水溶液が用いられている（非特許文献１）。非プロトン性有機溶媒の代表例として、カーボネート類が知られており、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの各種のカーボネート化合物の使用が提案されている（特許文献１、２）。

一方、非水電解液の電解質としては、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６等が溶解された非水電解液は、リチウムイオンの移送を表す導電率が高く、かつＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６の酸化分解電圧が高いために高電圧で安定であることが知られており、リチウム二次電池の有する高電圧、高エネルギー密度という特性を引き出すことに寄与している。
かかるリチウム二次電池などの非水電解液二次電池を各電源として使用するに当たって、非水電解液に対して、その電気抵抗を低下させてリチウムイオンの伝導性を高め、また、充電、放電を繰り返した後も、電池容量の低下を抑制し、高容量を維持する、所謂サイクル特性を高める高寿命化が求められている。

かかる目的を達成するため、非水電解液について、含有される電解質であるリチウム塩の構造を変性せしめることや、特定の化合物を添加することが提案されている。例えば、特許文献３には、非水電解液中に、特定構造を有するビニルスルホン誘導体を添加することが提案されている。また、特許文献４には、特定の構造を有する二官能酸リチウム塩以外のリチウム塩であって、ホウ素原子を有さないリチウム塩を添加することが提案されている。

一方、従来から、非水電解液における有機溶媒が可燃性あることによる電池の発火などの懸念のない全固体系のリチウム電池が知られており、そこにおけるリチウムイオン伝導性固体電解質として、硫化リチウムなどのリチウム塩を、硫化ホウ素、硫化リン、硫化ケイ素などと反応させた非晶質化合物が知られている（特許文献５、６）。しかし、これらのリチウム化合物は、一般的に、非水電解液に対する溶解性に欠けるため、蓄電デバイス用電解液として使用は困難であった。

特開平４−１８４８７２号公報 特開平１０−２７６２５号公報 特開平１１−３２９４９４号公報 特開２０１４−２２３３４号公報 特開平１１−２１９７２２ 号公報 特開２００３−６８３６１ 号公報

本発明は、蓄電デバイスの非水電解液における既知の電解質であるリチウム塩に代えて使用でき、また、既知のリチウム塩とも併用することもでき、更には、発火のなどの危険性のない非水溶媒を使用しない全固体系の固体電解質としても使用できるリチウム二次電池などの畜電デバイス用電解質の提供を目的にする。
更に、本発明は、上記電解質を使用する非水電解液系及び全固体系のリチウム二次電池などの蓄電デバイス、また、それに使用される非水電解液及び固体電解質の提供を目的にする。

本発明者らは、種々研究を重ねたところ、上記の目的を達成し得る、蓄電デバイス用の新規な電解質を見出した。この電解質は、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイス用の非水溶媒に溶解性を有するために、電気抵抗が低い非水電解液が得られ、かつ、良好な初期特性、サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られ、更には、それ自体が優れたリチウムイオン伝導性を有するために、全固体系のリチウム二次電池が得られることを見出し、本発明に到達したものである。

本発明は、下記の要旨を有する。
（１）下記式（１）又は式（２）で表されるリチウム含有錯体化合物を含むことを特徴とする蓄電デバイス用電解質。
（Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （ＵＦ_ｘ）_ｙ （１）
（Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ（ＵＦ_ｘ）_ｙ （２）
（式中、Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｐ又はＮである。Ｕは、ホウ素原子又はリン原子である。ｍ、ｎは、それぞれ独立して、１〜６である。ｑは１〜１２である。ｘは３又は５である。ｙは１〜６である。）
（２）前記リチウム含有錯体化合物が、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_２（Ｌｉ）、Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ)₃、Ｐ-( BF₃Li)₂(Li)、Ｐ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_３、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、又はＳ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２である上記（１）に記載の電解質。
（３）前記リチウム含有錯体化合物が、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）又はＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）_２である上記（１）に記載の電解質。
（４）前記リチウム含有錯体化合物が、下記式（３）又は式（４）で表されるリチウム化合物（Ａ）と、三フッ化ホウ素及び三フッ化ホウ素錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化ホウ素化合物（Ｂ）又は五フッ化リン及び五フッ化リン錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化リン化合物（Ｃ）と、を反応させて得られる上記（１）に記載の電解質。
（Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （３）
（Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ （４）
（５）前記リチウム化合物（Ａ）が、酸化リチウム、炭酸リチウム、硫化リチウム、リン化リチウム、窒化リチウム、ケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、及び二ケイ酸リチウムからなる群から選択される一種以上である上記（４）に記載の電解質。
（６）前記フッ化ホウ素化合物（Ｂ）が、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｎ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｔｅｒｔ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体、三フッ化ホウ素メタノール錯体、三フッ化ホウ素プロパノール錯体、及び三フッ化ホウ素フェノール錯体からなる群から選択される一種以上である上記（４）又は（５）に記載の電解質。
（７）前記フッ化リン化合物（Ｃ）が、五フッ化リン、五フッ化リンエチレンカーボネート錯体、五フッ化リンジメチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンジエチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンエチルメチルカーボネート錯体からなる群から選択される一種以上である上記（４）〜（６）のいずれか１項に記載の電解質。
（８）前記リチウム化合物（Ａ）中のリチウム原子のモル数１００に対し、前記フッ化ホウ素化合物（Ｂ）のモル数３０〜１００を反応させて得られる上記（４）〜（６）のいずれかに記載の電解質。
（９）前記リチウム化合物（Ａ）中のリチウム原子のモル数１００に対し、前記フッ化リン化合物（Ｃ）のモル数３０〜１００を反応させて得られる上記（４）〜（６）のいずれか１項に記載の電解質。
（１０）上記（４）〜（９）のいずれか一項に記載の電解質が、非水溶媒１００質量部に対して、前記電解質０．０１〜３０質量部含有されている非水電解液。
（１１）前記非水溶媒が、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルを含有する上記（１０）に記載の非水電解液。
（１２）さらに、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）及びＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）からなる群より選ばれる少なくとも１種のリチウム塩が含有されている上記（１１）又は（１１）に記載の非水電解液。
（１３）さらに、含硫黄化合物、環状酸無水物、カルボン酸化合物、含ケイ素化合物及び含ホウ素化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の添加物を含有されている上記（１０）〜（１２）のいずれか１項に記載の非水電解液。
（１４）上記（１０）〜（１３）のいずれか１項に記載の非水電解液を使用する蓄電デバイス。
（１５）上記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の電解質を使用する全固体系蓄電デバイス。
（１６）リチウムイオン二次電池である上記（１４）又は（１５）に記載の蓄電デバイス。

本発明の蓄電デバイス用電解質によれば、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイス用有機溶媒に溶解性を有するために、電気抵抗が低い非水電解液が得られ、かつ、良好な初期特性、サイクル特性に優れたリチウム二次電池などの蓄電デバイス用電解質が得られ、更には、それ自体が優れたリチウムイオン伝導性を有するために、全固体系のリチウム二次電池が得られる。

＜電解質＞
本発明の蓄電デバイス用電解質は、下記式（１）又は式（２）で表されるリチウム含有錯体化合物を含むことを特徴とする蓄電デバイス用電解質である。
（Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （ＵＦ_ｘ）_ｙ （１）
（Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ（ＵＦ_ｘ）_ｙ （２）
式（１）、式（２）における、Ａ、Ｕ、ｍ、ｎ、ｑ、ｘ、及びｙは、上記に定義したとおりである。

式（１）、式（２）において、Ａは、なかでも、安定したリチウム塩が作りやすく、溶媒への溶解性の理由で、酸素原子、硫黄原子、リン原子又は窒素原子が好ましく、特に、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。Ｕは、なかでも、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子との結合が作りやすいため、ホウ素原子、リン元素又はヒ素原子が好ましく、特に、ホウ素原子又はリン元素が好ましい。

ｍ、ｎは、なかでも、１〜６が好ましく、特に、２〜６が好ましい。ｑは、なかでも、電解質の溶媒への溶解性の理由で２〜８が好ましく、特に、３〜８が好ましい。
ｘは、なかでも、電解質の溶媒への溶解性の理由で３又は５が好ましい。ｙは、なかでも、酸素原子、硫黄原子、リン原子又は窒素原子との結合が作りやすいため１〜６が好ましく、特に、１〜５が好ましい。

上記リチウム含有錯体化合物の例としては、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｎ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２（Ｌｉ）、Ｎ-（ＢＦ_３Ｌｉ)₃、Ｐ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２（Ｌｉ）、Ｐ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_３、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、又はＳ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２が挙げられる。
なお、リチウム含有錯体化合物は、便宜上、上記のように記載されているが、例えば、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）は、Ｌｉ−Ｏ（−ＢＦ_３ ⁻Ｌｉ^＋）の構造を有する錯体であり、他も同様である。
リチウム含有錯体化合物としては、なかでも、リチウム含有錯体化合物の安定性及び溶媒への溶解性の理由により、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ)₃、Ｐ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_３、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）又はＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）_２が好ましく、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、又はＳ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｎ-（ＰＦ_５Ｌｉ)₃が特に好ましい。

上記リチウム含有錯体化合物は、前記リチウム含有錯体化合物が、下記式（３）又は式（４）で表されるリチウム化合物（Ａ）と、三フッ化ホウ素及び三フッ化ホウ素錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化ホウ素化合物（Ｂ）又は五フッ化リン及び五フッ化リン錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化リン化合物（Ｃ）と、を反応させて得られる。
（Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （３）
（Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ （４）
式（３）、式（４）において、Ａ、ｍ、ｎ、ｑは、上記式（１）、式（２）における定義と同じであり、また、好ましいものも同じである。

式（３）で表されるリチウム化合物（Ａ）としては、酸化リチウム、炭酸リチウム、硫化リチウム、リン化リチウム、窒化リチウム、などが挙げられる。なかでも、酸化リチウム、炭酸リチウム、硫化リチウムが好ましい。

式（４）で表されるリチウム化合物（Ａ）としては、ケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、二ケイ酸リチウムなどの鎖状イノケイ酸リチウム、環状構造のサイクロケイ酸リチウム、層状構造のフィロケイ酸リチウム、三次元構造のテクトケイ酸リチウムなどが例示される。なかでも、ケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、二ケイ酸リチウムが好ましい。

前記フッ化ホウ素化合物（Ｂ）としては、三フッ化ホウ素又は三フッ化ホウ素錯体が挙げられる。三フッ化ホウ素錯体は、三フッ化ホウ素のホウ素原子と酸素含有化合物の酸素とから形成され、三フッ化ホウ素を酸素含有化合物と接触させることによって得られる。酸素含有化合物としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フェノール、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどが例示される。

フッ化ホウ素化合物（Ｂ）の具体例としては、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｎ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｔｅｒｔ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体、三フッ化ホウ素メタノール錯体、三フッ化ホウ素エタノール錯体、三フッ化ホウ素プロパノール錯体、三フッ化ホウ素ブタノール錯体、三フッ化ホウ素フェノール錯体、三フッ化ホウ素エチレンカーボネート錯体、三フッ化ホウ素エチルメチルカーボネート錯体、三フッ化ホウ素ジメチルカーボネート錯体、三フッ化ホウ素ジエチルカーボネート錯体が例示される。なかでも、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素メタノール錯体、三フッ化ホウ素エタノール錯体、三フッ化ホウ素プロパノール錯体などが好ましい。

前記五フッ化リン化合物（Ｃ）としては、五フッ化リン又は五フッ化リン錯体が挙げられる。五フッ化リン錯体は、五フッ化リンと酸素含有化合物の酸素とから形成され、五フッ化リンを上記酸素含有化合物と接触させることによって得られる。
五フッ化リン化合物（Ｃ）の具体例としては、五フッ化リン、五フッ化リンエチレンカーボネート錯体、五フッ化リンジメチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンジエチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンエチルメチルカーボネート錯体が挙げられる。なかでも、五フッ化リン、五フッ化リンジメチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンジエチルメチルカーボネート錯体、又は五フッ化リンエチルメチルカーボネート錯体が好ましい。

前記リチウム含有錯体化合物は、溶媒の存在下又は不存在下に、リチウム化合物（Ａ）と、フッ化ホウ素化合物（Ｂ）及び／又はフッ化リン化合物（Ｃ）とを、好ましくは不活性雰囲気中で接触させ、好ましくは０〜８０℃、より好ましくは、１０〜３０℃で反応させることによって得ることができる。上記溶媒としては、反応に不活性である限り限定されないが、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フェノール、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどが挙げられる。

具体的には、例えば、フッ化ホウ素化合物（Ｂ）及び／又はフッ化リン化合物（Ｃ）をメタノールなどの溶媒中に溶解若しくは分散させた液に対し、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で好ましくは、０〜５０℃で、リチウム化合物（Ａ）を徐々に添加する。次いで、好ましくは３０〜８０℃にて、１〜２４時間攪拌することにより反応せしめられる。反応液を濃縮し、溶媒であるメタノールを除去することによりリチウム含有錯体化合物の粗体が得られる。
得られるリチウム含有錯体化合物の粗体は、エーテルなどにより洗浄し、得られる精製物を減圧乾燥することによりが高純度のリチウム含有錯体化合物が得られる。

＜非水溶媒＞
本発明の電解質を非水電解液として使用する場合、非水溶媒としては、種々の有機溶媒を用いることができる。例えば、非プロトン性極性溶媒が好ましい。その具体例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、１，２−ブチレンカーボネート、２，３−ブチレンカーボネート、１，２−ペンチレンカーボネート、２，３−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチ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及び４，５−ジフルオロエチレンカーボネートになどの環状カーボネート；γープチロラクトン及びγーバレロラクトンなどのラクトン；スルホランなどの環状スルホン；テトラヒドロフラン及びジオキサンなどの環状エーテル；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、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロビルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート；アセトニトリルなどのニトリル；ジメチルエーテルなどの鎖状エーテル；プロピオン酸メチルなどの鎖状カルボン酸エステル；ジメトキシエタンなどの鎖状グリコールエーテル；１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，３，３−テトラフルオロプロピルエーテル（ＣＦ_２ＨＣＦ_２ＣＨ_２ＯＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ）、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルエーテル（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＨ_２ＯＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ）、エトキシ−２，２，２−トリフルオロエトキシ−エタン（ＣＦ_３ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_３）等の含フッ素エーテルが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

非水溶媒としては、イオン伝導性の観点から、環状カーボネート、鎖状カーボネートなどのカーボネート系溶媒を用いることがより好ましい。カーボネート系溶媒として、環状カーボネートと鎖状カーボネートを組合せて用いることがさらに好ましい。環状カーボネートとしては、上記のなかでも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートが好ましい。鎖状カーボネートとしては、上記のなかでも、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が好ましい。カーボネート系溶媒を用いる場合、電池物性改善の点から、必要に応じて、ニトリル系化合物、スルホン系等の別の非水溶媒をさらに添加することができる。

非水溶媒として、本発明では、特に、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルを含有するのが好ましい。かかる３種の炭酸エステルを含有する場合には、本発明の効果を発揮する以上特に好ましい。本発明で使用される非水溶媒は、非水電解液中で、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルが、それぞれ、３０〜８０重量％、１０〜５０重量％、及び０．０１〜５重量％含まれることが好ましく、なかでも、それぞれ、５０〜７０重量％、２０〜３０重量％、及び０．１〜２重量％含まれることがより好ましい。

上記鎖状炭酸エステルが３０重量％よりも小さい場合には、電解液の粘度が上昇し、加えて、低温で凝固してしまうため、充分な特性が得られなくなり、逆に８０重量％よりの大きい場合には、リチウム塩の解離度／溶解度が低下し電解液のイオン電導度が低下してしまう。飽和環状炭酸エステルが１０重量％よりも小さい場合には、リチウム塩の解離度／溶解度が低下し、電解液のイオン電導度が低下し、逆に５０重量％よりの大きい場合には、電解液の粘度が上昇し、加えて、低温で凝固してしまうため、充分な特性が得られなくなる。

また、不飽和環状炭酸エステルが０．０１重量％よりも小さい場合には、負極表面に良好な被膜が形成されなくなるためサイクル特性が低下し、逆に５重量％より大きい場合には、例えば、高温保存時に電解液がガス発生しやすい状態となり、電池内の圧力が上昇するなど実用上好ましくない状態になる。

本発明で使用される鎖状炭酸エステルとしては、例えば、炭素数が３〜９の鎖状カーボネートが挙げられる。具体的にはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ−ｎ−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ｎ−プロピルイソプロピルカーボネート、ジ−ｎ−ブチルカーボネート、ジ−ｔ−ブチルカーボネート、ｎ−ブチルイソブチルカーボネート、ｎ−ブチル−ｔ−ブチルカーボネート、イソブチル−ｔ−ブチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−ｎ−プロピルカーボネート、ｎ−ブチルメチルカーボネート、イソブチルメチルカーボネート、ｔ−ブチルメチルカーボネート、エチル−ｎ−プロピルカーボネート、ｎ−ブチルエチルカーボネート、イソブチルエチルカーボネート、ｔ−ブチルエチルカーボネート、ｎ−ブチル−ｎ−プロピルカーボネート、イソブチル−ｎ−プロピルカーボネート、ｔ−ブチル−ｎ−プロピルカーボネート、ｎ−ブチルイソプロピルカーボネート、イソブチルイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルイソプロピルカーボネート等を挙げることができる。これらのなかで、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートが好ましいが、特に限定されるものではない。またこれら鎖状炭酸エステルは２種類以上混合してもよい。

本発明で使用される飽和環状炭酸エステルとしては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。このなかで、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートがより好ましく、プロピレンカーボネートを使用することにより、幅広い温度範囲にて安定した非水電解液を提供することができる。これら飽和環状炭酸エステルは２種類以上混合してもよい。

また、本発明で使用される不飽和環状炭酸エステルとしては、下記の一般式（I）で表されるビニレンカーボネート誘導体が挙げられる。

上記一般式（I）において、Ｒ_１及びＲ_２は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数が１〜１２のハロゲン原子を含んでいてもよいアルキル基である。なかでも、Ｒ_１及びＲ_２が水素（ビニレンカーボネートである）であるのが好ましい。

上記ビニレンカーボネート誘導体の具体例として、以下の化合物を挙げられる。ビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、フルオロメチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、プロピルビニレンカーボネート、ブチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネートなどであるが、これらに限定されるものではない。

これらの化合物のなかでも、ビニレンカーボネートが効果的であり、かつコスト的にも有利である。なお、上記ビニレンカーボネート誘導体に関しては、少なくとも１種であり、単独又は、混合していることも可能である。
また、本発明で使用される別の不飽和環状炭酸エステルとしては、下記の一般式（II）で表されるアルケニルエチレンカーボネートが挙げられる。

上記式（II）において、Ｒ_３〜Ｒ_６は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が１〜１２のハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、又は炭素数が２〜１２のアルケニル基であり、その内少なくとも一つは炭素数が２〜１２のアルケニル基である。なかでも、Ｒ_３〜Ｒ_６のうちの一つがビニル基であり、残りが水素である場合（（II）の化合物が４−ビニルエチレンカーボネート）が好ましい。

上記アルケニルエチレンカーボネートの具体例としては、４−ビニルエチレンカーボネート、４−ビニル−４−メチルエチレンカーボネート、４−ビニル−４−エチルエチレンカーボネート、４−ビニル−４−ｎ−プロピルエチレンカーボネートなどの化合物を挙げられる。

本発明で使用される非水溶媒には、上記の成分のほかに他の各種溶媒が含まれていてもよい。これらの他の各種溶媒として、例えば、環状カルボン酸エステル、炭素数３〜９の鎖状エステル、炭素数３〜６の鎖状エーテルなどが挙げられる。これらの他の各種溶媒は、非水電解液中、好ましくは０．２〜１０重量％、特に好ましくは０．５〜５重量％含有される。

環状カルボン酸エステル（炭素数が３〜９のラクトン化合物）としては、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン等を挙げることができる。これらのなかで、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンがより好ましいが、特に限定されるものではない。またこれら環状カルボン酸エステルは２種類以上混合してもよい。

また、炭素数３〜９の鎖状エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸−イソプロピル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−ｔ−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−ｎ−プロピル、プロピオン酸−イソプロピル、プロピオン酸−ｎ−ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸−ｔ−ブチルを挙げることができる。これらのなかで、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルが好ましい。

また、炭素数３〜６の鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、エトキシメトキシエタン等を挙げることができる。これらのなかで、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンがより好ましいができる。

さらに、ベンゾニトリル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、４−メチルジオキソラン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、スルホラン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ニトロベンゼンなどを使用することができる。

＜リチウム塩＞
非水電解液には、上記した本発明の電解質とともに、従来、この種の電解質として知られているリチウム塩が溶解されていてもよい。かかるリチウム塩の具体例として例えば、以下の通りである。
（Ａ）無機リチウム塩：
ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４等の無機フッ化物塩、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢｒＯ_４、ＬｉＩＯ_４、等の過ハロゲン酸塩など。

（Ｂ）有機リチウム塩：
ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等の有機スルホン酸塩；ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）等のパーフルオロアルキルスルホン酸イミド塩；ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等のパーフルオロアルキルスルホン酸メチド塩；ＬｉＰＦ（ＣＦ_３）_５、ＬｉＰＦ_２（ＣＦ_３）_４、ＬｉＰＦ_３（ＣＦ_３）_３、ＬｉＰＦ_２（Ｃ_２Ｆ_５）_４、ＬｉＰＦ_３（Ｃ_２Ｆ_５）_３、ＬｉＰＦ（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_５、ＬｉＰＦ_２（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_４、ＬｉＰＦ_３（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_３、ＬｉＰＦ（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_５、ＬｉＰＦ_２（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_４、ＬｉＰＦ_３（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_３、ＬｉＢ（ＣＦ_３）_４、ＬｉＢＦ（ＣＦ_３）_３、ＬｉＢＦ_２（ＣＦ_３）_２、ＬｉＢＦ_３（ＣＦ_３）、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｆ_５）_４、ＬｉＢＦ（Ｃ_２Ｆ_５）_３、ＬｉＢＦ_２（Ｃ_２Ｆ_５）_２、ＬｉＢＦ_３（Ｃ_２Ｆ_５）、ＬｉＢ（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_４、ＬｉＢＦ（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_３、ＬｉＢＦ_２（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）_２、ＬｉＢＦ_３（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７）、ＬｉＢ（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_４、ＬｉＢＦ（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_３、ＬｉＢＦ_２（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）_２、ＬｉＢＦ_３（ｉｓｏ−Ｃ_３Ｆ_７）等の一部のフッ素をパーフルオロアルキル基で置換した無機フッ化物塩フルオロホスフェートや、パーフルオロアルキルの含フッ素有機リチウム塩が挙げられる。

上記のなかでも、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）がより好ましい。またこれらリチウム塩は２種類以上混合してもよい。

非水電解液における本発明の電解質の含有量は、好ましくは０．０１〜１０モル／リットル、特には、より好ましくは、０．０１〜３．０モル／リットルが好適である。この濃度が低すぎると、絶対的な濃度不足により非水電解液のイオン伝導率で不十分であり、濃度が濃すぎると、粘度上昇のためイオン伝導率が低下し、また低温での析出が起こりやすくなるなども問題も生じるため非水電解液電池の性能が低下し好ましくない。

また、本発明の非電解液に上記した既知のリチウム化合物が含有される場合、かかるリチウム塩は、非水電解液中に、好ましくは０．５〜３モル／リットル、特には、０．７〜２モル／リットルが好適である。この濃度が低すぎると、絶対的な濃度不足により非水電解液のイオン伝導率で不十分であり、濃度が濃すぎると、粘度上昇のためイオン伝導率が低下し、また低温での析出が起こりやすくなるなども問題も生じるため、非水電解液電池の性能が低下し好ましくない。

＜他の添加物質＞
非水電解液中には、蓄電デバイスの寿命性能や抵抗性能を改善するために、上記リチウム塩及びリチウムホウ素化合以外に、他の添加物質が含有されていてもよい。かかる他の添加物質としては、例えば、含硫黄化合物（前記式（１）で表される有機カルボン酸塩を除く）、環状酸無水物、カルボン酸化合物、及び含ホウ素化合物からなる群より選ばれる１種以上の化合物が使用できる。

上記含硫黄化合物としては、１，３−プロパンスルトン（ＰＳ）、プロペンスルトン、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ［１，３，２］ジオキサチオラン−２−オキシド（１，２−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう）、５−ビニル−ヘキサヒドロ１，３，２−ベンゾジオキサチオール−２−オキシド、１，４−ブタンジオールジメタンスルホネート、１，３−ブタンジオールジメタンスルホネート、メチレンメタンジスルホン酸、エチレンメタンジスルホン酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルメタンスルホンアミド、ジビニルスルホン、１，２−ビス（ビニルスルホ二ル）メタン等が挙げられる。

上記環状酸無水物としては、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、３，４，５，６−テトラヒドロフタル酸無水物、５−ノルボルネン−２，３−ジカルボン酸無水物、フェニルコハク酸無水物、２−フェニルグルタル酸無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、フルオロコハク酸無水物、テトラフルオロコハク酸無水物等のカルボン酸無水物、１，２−エタンジスルホン酸無水物、１，３−プロパンジスルホン酸無水物、１，４−ブタンジスルホン酸無水物、１，２−ベンゼンジスルホン酸無水物、テトラフルオロ−１，２−エタンジスルホン酸無水物、ヘキサフルオロ−１，３−プロパンジスルホン酸無水物、オクタフルオロ−１，４−ブタンジスルホン酸無水物、３−フルオロ−１，２−ベンゼンジスルホン酸無水物、４−フルオロ−１，２−ベンゼンジスルホン酸無水物、３，４，５，６−テトラフルオロ−１，２−ベンゼンジスルホン酸無水物等が挙げられる。

上記カルボン酸化合物としては、シュウ酸リチウム、マロン酸リチウム、ジフルオロマロン酸リチウム、コハク酸リチウム、テトラフルオロコハク酸リチウム、アジピン酸リチウム、グルタル酸リチウム、アセトンジカルボン酸リチウム、2-オキソ酪酸リチウム、オキサル酢酸リチウム、2-オキソグルタル酸リチウム、アセト酢酸リチウム、3-オキソシクロブタンカルボン酸リチウム、3-オキソシクロペンタンカルボン酸リチウム、2-オキソ吉草酸リチウム、ピルビン酸リチウム、グリオキシル酸リチウム、3,3-ジメチル-2-オキソ酪酸リチウム、2-ヒドロキシプロピオン酸リチウム、2-メチル乳酸リチウム、酒石酸リチウム、シアノ酢酸リチウム、2-メルカプトプロピオン酸リチウム、メチレンビス(チオグリコール酸)チオジこはく酸リチウム、3-(メチルチオ)プロピオン酸リチウム、3,3'-チオジプロピオン酸リチウム、ジチオジグリコール酸リチウム、2,2'-チオジグリコール酸リチウム、チアゾリジン-2,4-ジカルボン酸リチウム、アセチルチオ酢酸リチウム等が挙げられる。

上記含ホウ素化合物としては、ＬｉＢＦ₂（Ｃ₂Ｏ₄）、ＬｉＢ（Ｃ₂Ｏ₄）₂、ＬｉＢＦ₂（ＣＯ₂ＣＨ₂ＣＯ₂）、ＬｉＢ（ＣＯ₂ＣＨ₂ＣＯ₂）₂、ＬｉＢ（ＣＯ₂ＣＦ₂ＣＯ₂）₂、ＬｉＢＦ₂（ＣＯ₂ＣＦ₂ＣＯ₂）、ＬｉＢＦ₃（ＣＯ₂ＣＨ₃）、ＬｉＢＦ₃（ＣＯ₂ＣＦ₃）、ＬｉＢＦ₂（ＣＯ₂ＣＨ₃）₂、ＬｉＢＦ₂（ＣＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＢＦ（ＣＯ₂ＣＨ₃）₃、ＬｉＢＦ（ＣＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＢ（ＣＯ₂ＣＨ₃）₄、ＬｉＢ（ＣＯ₂ＣＦ₃）₄、Ｌｉ₂Ｂ₂Ｏ₇、Ｌｉ₂Ｂ₂Ｏ_４等が挙げられる。

上記の他の添加物質は、それぞれの１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、水電解液が第２の添加物質を添加する場合、第２の添加物質によっても異なるが、非水電解液における第２の添加物質の含有量は、０．０１〜５質量％が、好ましくは、０．１〜２質量％であることが好ましい。

＜蓄電デバイス＞
本発明の電解質は、前記したように、非水電解液系蓄電デバイス、及び全固体系蓄電デバイスの何れも使用できる。蓄電デバイスとしては、リチウム（イオン）二次電池、電気二重層キャパシタ、正極又は負極の一方が電池であり、他方の電極が二重層であるハイブリッド型電池などの種々のデバイスが挙げられる。これらの蓄電デバイスにおいて本発明の電解質は、いずれも、既知の方法や方式で使用することができる。
以下は、その代表例である非水電解液系リチウムイオン二次電池について説明する。

リチウムイオン二次電池で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−プ・脱ド−プが可能な炭素材料、金属リチウム、リチウム含有合金、又はリチウムとの合金化が可能なシリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な酸化スズ、酸化シリコン、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属窒素化合物、あるいはこれらの混合物のいずれをも用いることができる。

なお、負極は、銅製の箔やエキスパンドメタルなどの集電体上に、負極活物質が形成された構成が一般的である。負極活物質の集電体への接着性を向上させるために例えば、ポリフッ化ビニリデン系バインダー、及びラテックス系のバインダーなどを含有してもよく、導電助剤としてカーボンブラック、アモルファスウイスカーカーボンなどを加えて使用してもよい。

負極活物質を構成する炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等）、グラファイト類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等が挙げられる。炭素材料は、黒鉛化したものでもよい。炭素材料としては、特にＸ線回折法で測定した（００２）面の面間隔（ｄ００２）が０．３４０ｎｍ以下の炭素材料が好ましく、真密度が１．７０ｇ／ｃｍ^３以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料が望ましい。このような炭素材料を使用すると、非水電解液電池のエネルギー密度を高くすることができる。

さらに、上記炭素材料中にホウ素を含有するものや、金、白金、銀、銅、Ｓｎ、Ｓｉ等金属で被覆したもの、あるいは非晶質炭素で被覆したもの等を使用することができる。これらの炭素材料は、１種類を使用してもよいし、２種類以上を適宜組み合わせ混合使用してもよい。

また、リチウムとの合金化が可能なシリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金、リチウムイオンのド−プ・脱ドープが可能な酸化スズ、酸化シリコン、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属酸化物を用いた場合は、いずれも上述の炭素質材料よりも重量あたりの理論容量が高く、好適な材料である。

一方、正極を構成する正極活物質は、充放電が可能な種々の材料から形成できる。例えば、リチウム含有遷移金属酸化物、１種類以上の遷移金属を用いたリチウム含有遷移金属複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、金属酸化物、オリビン型金属リチウム塩等が挙げられる。例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＭｎＯ_２などのＬｉｘＭＯ_２（ここで、Ｍは１種以上の遷移金属であり、ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５≦ｘ≦１．２０である）で表されるリチウムと一種以上の遷移金属との複合酸化物（リチウム遷移金属複合酸化物）が挙げられる。

更には、上記のリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｙｂ等の他の金属で置換した複合酸化物、ＦｅＳ_２、ＴｉＳ_２、Ｖ_２０_５、ＭｏＯ_３、ＭｏＳ_２などの遷移元素のカルコゲナイド或いはポリアセチレン、ポリピロール等のポリマー等を使用することができる。なかでも、Ｌｉのドープ及び脱ドープが可能なリチウム遷移金属複合酸化物及び遷移金属原子の一部置換された金属複合酸化物材料が好ましい。

また、これら正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物；硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩；炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。

また、正極は、アルミニウム、チタン、若しくはステンレス製の箔、又はエキスパンドメタルなどの集電体上に、正極活物質が形成された構成が一般的である。正極活物質の集電体への接着性を向上させるために、例えば、ポリフッ化ビニリデン系バインダー、及びラテックス系のバインダー、正極内の電子伝導性を向上させるためにカーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどを含有してもよい。

セパレ−タは、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好ましく、例えば、微多孔性高分子フィルムなどの多孔性膜が使用される。微多孔性高分子フィルムとしては、特に、多孔性ポリオレフィンフィルムが好ましく、さらに具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム、又は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の多層フィルムなどが好ましい。さらにセパレ−タとして、高分子電解質を使用することもできる。高分子電解質としては、例えばリチウム塩を溶解した高分子物質や、電解液で膨潤させた高分子物質なども使用できるが、これらに限定されるものではない。

本発明の非水電解液は、該非水電解液により高分子物質を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよく、また、多孔性ポリオレフィンフィルムと高分子電解質を併用した形のセパレータに非水電解液を浸み込ませてもよい。
本発明の非水電解液を使用したリチウムイオン二次電池の形状については特に限定されることはなく、円筒型、角型、アルミラミネート型、コイン型、ボタン型などの種々の形状にすることができる。

以下、実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内での変更が可能である。

＜電池の作製＞
下記する正極と下記する負極とを使用し、正極、負極が厚み２３μｍのセパレータ（Ｆ２３ＤＨＡ、東レバッテリセパレータフィルム社製）を介して巻回された扁平巻状電極群をケースに収納して、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ２．０ｍｍの直方体形状を有する電池セルを作製した。
正極：結着剤であるポリフッ化ビニリデン５質量％と、導電剤であるアセチレンブラック４質量％と、リチウム、ニッケル、マンガン及びコバルトの複合酸化物粉末である正極活物質ＬｉＮｉ_０．６Ｍｎ_０．２Ｃｏ_０．２Ｏ_２ ９１質量％と、を混合してなる正極合材に、Ｎ−メチルピロリドンを加えてペースト状に調製し、これを厚さ１８μｍのアルミニウム箔集電体両面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延することによって作製した。

負極：人造黒鉛化性炭素粉末９５．８質量％、バインダーであるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）２．０質量％及びカルボキシメチルセルロース２．２質量％水溶液を混合し、分散媒に水を用いてスラリーを調製し、このスラリーを厚さ１２μｍの銅箔の両面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延することによって作製した。

上記で作製した電池セルを用いて、以下のａ〜ｃの手順でリチウムイオン二次電池を作製した。
ａ．各種電解液を０．５５ｇ量り採り、電池セルの注液口に注液し、減圧した後、注液口を封口した。
ｂ．封口した電池セルを２５℃雰囲気下に保った状態で、４．２Ｖまで８ｍＡで充電した後、３．０Ｖまで８ｍＡで放電した。
ｃ．３．０Ｖまで放電した電池セルの内部ガスを減圧除去し、電池を作製した。

＜電池評価＞
上記で作製した電池について、以下のようにして充放電特性を測定した。
ａ．抵抗変化率
高温サイクル試験前、２５℃にて、ＳＯＣ（State of Charge）５０％まで充電し、其々の環境下にて、それぞれ０．２Ｃ、０．５Ｃ、１．０Ｃ、２．０Ｃで１０秒間放電して、初期直流抵抗値を求めた。
そして、４５℃雰囲気中、１Ｃレートで４．２Ｖまで充電した後、同雰囲気下で、１Ｃレートで３．０Ｖまで放電し、２００サイクルに達するまで繰り返した後、上記高温サイクル試験前と同様の条件でサイクル後の直流抵抗値を求めた。この初期直流抵抗値及びサイクル後の直流抵抗値より下記式（１）を用いて抵抗変化率（％）を求めた。
抵抗変化率＝（サイクル後の抵抗値／初期抵抗値）×１００ （１）

ｂ．容量維持率
４５℃雰囲気中、１Ｃレートで４．２Ｖまで充電した後、同雰囲気下で、１Ｃレートで３．０Ｖまで放電し、その放電容量値を初期容量値とした。次いで、同条件で、２００サイクルに達するまで繰り返した。この初期容量値及びサイクル後の容量値より下記式（２）を用いて容量維持率（％）を求めた。
容量維持率＝（サイクル後の容量値／初期容量値）×１００ （２）

＜製造例１＞
アルゴン雰囲気下で、５００ｍｌの三角フラスコに、１００ｍｌのメタノールを入れ、３０ｇの酸化リチウムを加えた後、撹拌しながら混合液を１０℃に冷却した。次に、上記混合液を１０℃に保ち、撹拌しながら、２９０ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を５時間かけて加えた後、反応液を５０℃に保ち、３時間撹拌した。
続いて、反応液を濃縮し、メタノールを除去し、酸化リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を得た。得られた酸化リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を其々５０ｍｌのジブチルエーテルを用いて３回洗浄し、過剰の三フッ化ホウ素メタノール錯体を除去した。そして、得られた固形物を１１０℃の雰囲気下で１０時間減圧乾燥し、１５７ｇの酸化リチウムと２ＢＦ_３錯体であるＯ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２を得た。
得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が９９．５であった。

＜製造例２＞
２９０ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体の代わりに、１３２ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を使用した他は、製造例１と同様に実施することにより、９１ｇの酸化リチウム／ＢＦ_３錯体である（Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ））を得た。
得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が４８であった。

＜製造例３＞
アルゴン雰囲気下で、５００ｍｌの三角フラスコに、１００ｍｌのメタノールを入れ、２３ｇの硫化リチウムを加えた後、撹拌しながら混合液を１０℃に冷却した。
次に、上記混合液を１０℃に保ち、１５５ｇの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を５時間かけて加えた後、反応液を５０℃に保ち、３時間撹拌した。
続いて、反応液よりジエチルエーテルを除去し、硫化リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を得た。得られた硫化リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を其々５０ｍｌのジブチルエーテルを用いて３回洗浄した。そして、得られた固形物を１１０℃の雰囲気下で１０時間減圧乾燥し、８７ｇの硫化リチウム／２ＢＦ_３錯体である（Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２）を得た。得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が９９．８であった。

＜製造例４＞
アルゴン雰囲気下で、１５５ｇの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体の代わりに、７６ｇの三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を使用した他は、製造例３と同様に実施することにより、５３ｇの硫化リチウム／ＢＦ_３錯体である（Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ））を得た。
得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が５１であった。

＜製造例５＞
３００ｍｌのビーカーに、其々５０ｍｌのメタノールと４４ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を入れ、混合液を作製した。
次に、アルゴン雰囲気下でこの混合液を１０℃に保ち、撹拌しながら、３．４ｇの窒化リチウムを５時間かけて加えた。
続いて、反応液を濃縮し、メタノールを除去し、窒化リチウム／３ＢＦ_３錯体の粗体を得た。得られた窒化リチウム／３ＢＦ_３錯体の粗体を其々２０ｍｌのジブチルエーテルを用いて３回洗浄した。そして、得られた固形物を１１０℃の雰囲気下で１０時間減圧乾燥し、１８ｇの窒化リチウム／３ＢＦ_３錯体である（Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_３）を得た。得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が９８．５であった。

＜製造例６＞
４４ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体の代わりに、２９．５ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を使用した他は、製造例５と同様に実施することにより、１４．５ｇの窒化リチウム／２ＢＦ_３錯体である（Ｎ-（ＢＦ_３Ｌｉ）2（Ｌｉ））を得た。
得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が６８であった。

＜製造例７＞
３００ｍｌのビーカーに、其々５０ｍｌのメタノールと４４ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を入れ、混合液を調製した。
次に、アルゴン雰囲気下でこの混合液を１０℃に保ち、撹拌しながら、５．２ｇのリン化三リチウムを５時間かけて加えた。続いて、反応液を濃縮し、メタノールを除去し、リン化リチウム／３ＢＦ_３錯体の粗体を得た。得られたリン化リチウム／３ＢＦ_３錯体の粗体を其々２０ｍｌのジブチルエーテルを用いて３回洗浄した。そして、得られた固形物を１１０℃の雰囲気下で１０時間減圧乾燥し、１９ｇのリン化リチウム／３ＢＦ_３錯体である（Ｐ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_３）を得た。得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が９０であった。

＜製造例９＞
アルゴン雰囲気下で、３００ｍｌの三角フラスコに、５０ｍｌのメタノールを入れ、２７ｇのメタケイ酸リチウムを加えた後、撹拌しながら混合液を１０℃に冷却した。
次に、上記混合液を１０℃に保ち、８６ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を５時間かけて加えた後、反応液を５０℃に保ち、３時間撹拌した。
続いて、反応液よりメタノールを除去し、メタケイ酸リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を得た。得られたメタケイ酸リチウム／２ＢＦ_３錯体の粗体を其々５０ｍｌのジブチルエーテルを用いて３回洗浄した。そして、得られた固形物を１１０℃の雰囲気下で１０時間減圧乾燥し、６２ｇのメタケイ酸リチウム／２ＢＦ_３錯体である（ＳiＯ_３-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２）を得た。得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が９９．５であった。

＜製造例１０＞
８６ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体の代わりに、４３ｇの三フッ化ホウ素メタノール錯体を使用した他は、製造例９と同様に実施することにより、１４．５ｇのメタケイ酸リチウム／２ＢＦ_３錯体である（（ＳiＯ_３-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ））を得た。
得られた固形物についてＩＣＰを用いて分析した結果、リチウム１００に対して、ホウ素元素が４９であった。

＜実施例１〜４＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とビニレンカーボネート（ＶＣ）の混合溶媒 (体積比が３０：６８：２)中に、電解質である、Ｏ−（ＢＦ_３Ｌｉ）_２ 又はＳ−（ＢＦ_３Ｌｉ）_２を添加したところ良好に溶解し、これにより表１に示す実施例１〜４で使用する各電解液を調製した。
上記で調製した各電解液を用いて、上記した電池の作製手順に従って、実施例１〜４の電池を作製した後、上記した抵抗変化率及び容量維持率を求めた。それらの結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４の電池は、サイクル容量維持率を高く維持すると共に、抵抗変化率も低く抑える効果を示した。

＜実施例５〜８、比較例１＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒(体積比が３０：７０)に、リチウム塩としてＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／リットルの濃度になるように溶解させた基準電解液１を調製した。
次に、この基準電解液１に、表２に示す各添加量になるように、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２を添加し各電解液を調製した。表２中の添加量（％）は、基準電解液１と電解質の総質量（１００質量％）に対する添加した電解質の質量％である。
上記で調製した各電解液を用いて、上記した電池の作製手順に従って、実施例５〜８のラミネート電池を作製した後、上記した抵抗変化率及び容量維持率を求めた。それらの結果を表２に示す。

表２に示すように、リチウム化合物と三フッ化ホウ素錯体を添加することで、高温サイクルの抵抗変化率を大幅に減少させるとともに、サイクル後の容量維持率の向上効果がある。

＜実施例９〜１７、比較例２＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）の混合溶媒 (体積比が３０：６７：３)に、リチウム塩としてＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／リットルの濃度になるように加えた後、溶解させて基準電解液２を調製した。
次に、この基準電解液２に、表３に示した各電解質を、表３に示す各添加量になるように添加し各電解液を調製した。表３中の添加量（％）は、基準電解液１と電解質の総質量（１００質量％）に対する添加した電解質の質量％である。

表３に示した電解液９〜１７及び比較例２のラミネート電池を作製した後、上記抵抗変化率と容量維持率を求め、その結果を表３に示す。

表３に示すように、リチウム含有錯体化合物を添加することで、高温サイクルの抵抗変化率を大幅に減少させるとともに、特に、実施例７、８、１２、１３は、その改善幅が大きかった。
また、サイクル後の容量維持率の向上効果がある。中には、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ元素を有する化合物Ａは大幅に改善できる。

＜実施例１８〜１７＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒 (体積比が３０：７０)に、リチウム塩としてＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／リットルの濃度になるように加えた後溶解させて基準電解液３を調製した。
次に、上記基準電解液３に、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２を添加量が０．３質量％になるように添加し、更に、表４中の添加量(％になるように表４に示す添加剤を加え、実施例１８〜２１の各電解液を調製した。なお、比較例３の電解液には、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２を無添加であった。添加量は、基準電解液３とＳ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２と添加剤との総質量（１００質量％）に対する質量％である。

表４に示した電解液１４〜１７及び基準電解液３の電解液を用いて、上記の電池作製手順を用いて、実施例１４〜１７及び比較例３のラミネート電池を作製した後、上記抗変化率と容量維持率を求め、その結果を表４に示す。

表４に示すように、リチウム化合物Ａと三フッ化ホウ素錯体を添加することで、高温サイクルの容量維持率を大幅に向上させるとともに、サイクル後の抵抗変化率を大幅に減少させる効果がある。特に実施例１５、１７の硫黄含有添加剤がその改善幅が大きかった。

本発明の蓄電デバイス用電解質を使用する非水電解液系又は全固電解質系リチウム二次電池は、携帯電話、ノートパソコなどの各種民生用機器用電源、産業機器用電源、蓄電池、自動車用電源などの蓄電デバイス用に広く使用される。

Claims (16)

1. 下記式（１）又は式（２）で表されるリチウム含有錯体化合物を含むことを特徴とする蓄電デバイス用電解質。
   （Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （ＵＦ_ｘ）_ｙ （１）
   （Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ（ＵＦ_ｘ）_ｙ （２）
   （式中、Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｐ又はＮである。Ｕは、ホウ素原子又はリン原子である。ｍ、ｎは、それぞれ独立して、１〜６である。ｑは１〜１２である。ｘは３又は５である。ｙは１〜６である。）
2. 前記リチウム含有錯体化合物が、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｓ-（ＢＦ_３Ｌｉ）_２、Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_２（Ｌｉ）、Ｎ-（ ＢＦ_３Ｌｉ)₃、Ｐ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_２（Ｌｉ）、Ｐ-（ ＢＦ_３Ｌｉ）_３、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、Ｏ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｓ-（ＰＦ_５Ｌｉ）（Ｌｉ）、又はＳ-（ＰＦ_５Ｌｉ）_２、Ｎ-（ ＰＦ_５Ｌｉ)₃である請求項１に記載の電解質。
3. 前記リチウム含有錯体化合物が、ＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）（Ｌｉ）又はＳｉＯ_３（ＢＦ_３Ｌｉ）_２である請求項１に記載の電解質。
4. 前記リチウム含有錯体化合物が、下記式（３）又は式（４）で表されるリチウム化合物（Ａ）と、三フッ化ホウ素及び三フッ化ホウ素錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化ホウ素化合物（Ｂ）又は五フッ化リン及び五フッ化リン錯体からなる群から選択される一種以上のフッ化リン化合物（Ｃ）と、を反応させて得られる請求項１に記載の電解質。
   （Ｌｉ）_ｍ（Ａ）_ｎ （３）
   （Ｌｉ）_ｍ（Ｓｉ）_ｎ（Ｏ）_ｑ （４）
5. 前記リチウム化合物（Ａ）が、酸化リチウム、炭酸リチウム、硫化リチウム、リン化リチウム、窒化リチウム、ケイ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、及び二ケイ酸リチウムからなる群から選択される一種以上である請求項４に記載の蓄電デバイス用電解質電解質。
6. 前記フッ化ホウ素化合物（Ｂ）が、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｎ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジｔｅｒｔ−ブチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体、三フッ化ホウ素メタノール錯体、三フッ化ホウ素エタノール錯体、三フッ化ホウ素プロパノール錯体、三フッ化ホウ素ブタノール錯体、三フッ化ホウ素フェノール錯体、三フッ化ホウ素エチレンカーボネート錯体、三フッ化ホウ素エチルメチルカーボネート錯体、三フッ化ホウ素ジメチルカーボネート錯体、又は三フッ化ホウ素ジエチルカーボネート錯体である、請求項４又は５に記載の電解質。
7. 前記フッ化リン化合物（Ｃ）が、五フッ化リン、五フッ化リンエチレンカーボネート錯体、五フッ化リンジメチルメチルカーボネート錯体、五フッ化リンジエチルメチルカーボネート錯体、又は五フッ化リンエチルメチルカーボネート錯体である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の電解質。
8. 前記リチウム化合物（Ａ）中のリチウム原子のモル数１００に対し、前記フッ化ホウ素化合物（Ｂ）のモル数３０〜１００を反応させて得られる請求項４〜６いずれかに記載の電解質。
9. 前記リチウム化合物（Ａ）中のリチウム原子のモル数１００に対し、前記フッ化リン化合物（Ｃ）のモル数３０〜１００を反応させて得られる請求項４〜６のいずれか１項に記載の電解質。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の電解質が、非水溶媒１００質量部に対して、前記電解質０．０１〜３０質量部含有されている非水電解液。
11. 前記非水溶媒が、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルを含有する、請求項１０に記載の非水電解液。
12. さらに、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）及びＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）からなる群より選ばれる少なくとも１種のリチウム塩が含有されている、請求項１０又は１１に記載の非水電解液。
13. さらに、含硫黄化合物、環状酸無水物、カルボン酸化合物、含ケイ素化合物及び含ホウ素化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の添加物を含有されている、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の非水電解液。
14. 請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の非水電解液を使用する蓄電デバイス。
15. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の電解質を使用する全固体系蓄電デバイス。
16. リチウムイオン二次電池である請求項１４又は１５に記載の蓄電デバイス。