【手続補正書】
【提出日】平成16年9月21日(2004.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）アルカリ金属とインターカレート及び脱インターカレートする材料を含む負電極、
ｂ）前記アルカリ金属とインターカレート及び脱インターカレートするリチウム化電極活物質を含む正電極、
ｃ）前記負電極および前記正電極を活性化する非水性電解液であって、当該電解液が、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートから成る４要素非水性カーボネート混合物を含み、この際、前記電解液にて活性化される前に、前記負電極が前記アルカリ金属で脱インターカレートされ、かつ前記正電極が前記アルカリ金属でインターカレートされ、前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートがこれらの平衡比率にて存在しているもの、および
ｄ）前記電解液に含まれるカーボネート添加剤であって、当該添加剤が、線形または環状のいずれかであり、カルボニル基の両側に共有結合のＯ−Ｘ結合およびＯ−Ｙ結合を有していて、Ｘ−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−Ｙの一般構造式を有していること、前記Ｏ−Ｘ結合および前記Ｏ−Ｙ結合の少なくとも一つが、約８０ｋｃａｌ／モルよりも小さい解離エネルギーを有していること、及び、ＸとＹが同一または異種であり、Ｘが、ＮＲ1 Ｒ2 およびＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 から選択され、かつＹが、ＮＲ’1 Ｒ’2 およびＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 から選択され、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ’1 、Ｒ’2 、Ｒ’3 、Ｒ’4 およびＲ’5 が同一または異種であり、少なくともＲ3 は、ＸがＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 でありＹがＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 である場合には不飽和の置換基であるもの
からなる電気化学電池で、前記電池が、平衡比率を保つ前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートにより、放電状態と充電状態との間を繰り返して循環可能であり、前記エチレンカーボネートが約２０〜約５０体積％の範囲であり、前記ジメチルカーボネートが約１２〜約７５体積％の範囲であり、前記エチルメチルカーボネートは約５〜約４５体積％の範囲であり、前記ジエチルカーボネートが約３〜約４５体積％の範囲であることを特徴とする電気化学電池。
【請求項２】
前記カーボネート添加剤が、
ａ）Ｘ＝Ｙ＝ＮＲ1 Ｒ2 、
ｂ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 、
ｃ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＮＲ’1 Ｒ’2 、
ｄ）Ｘ＝Ｙ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基、および
ｅ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基で、かつＹ＝ＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 、
並びに上記の組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項３】
前記カーボネート添加剤が、ジ‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ベンジル‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ジ（１‐ベンゾトリアゾリル）カーボネート、Ｎ‐（ベンジルオキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ‐ベンジルオキシカルボニルオキシ‐５‐ノルボーネン‐２，３‐ジカルボキシイミド、Ｎ‐（９‐フルオレニルメトキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、２‐（４‐メトキシベンジルオキシカルボニルオキシイミノ）‐２‐フェニルアセトニトリル、１，５‐ビス（スクシンイミドオキシカルボニルオキシ）ペンタン、スクシンイミジル‐２，２，２‐トリクロロエチルカーボネート、ジアリルカーボネート、アリルエチルカーボネート、４‐フェニル‐１，３‐ジオキソラン‐２‐オンおよびジベンジルカーボネート、並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項４】
前記カーボネート添加剤が、約０．００１モル〜約０．４０モルの範囲内で前記電解液中に存在することを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項５】
前記カーボネート添加剤が、約０．０５モルまでの濃度で前記電解液中に存在するジベンジルカーボネートであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項６】
前記カーボネート添加剤が、約０．０１モルまでの濃度で前記電解液中に存在するベンジル‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネートであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項７】
前記電解液が、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 ＣＦ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＳＯ3 Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 およびＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、並びにこれらの混合物からなる群から選択されるアルカリ金属塩を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項８】
前記アルカリ金属がリチウムであることを特徴とする請求項７に記載の電気化学電池。
【請求項９】
前記負電極の炭素質材料が、コークス、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、炭素繊維、ガラス状炭素、並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項１０】
前記炭素質材料が、フッ素樹脂バインダーと混合されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項１１】
前記正電極のリチウム化材料が、バナジウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケル、コバルトおよびマンガン、並びにこれらの混合物からなる群のリチウム化酸化物、リチウム化硫化物、リチウム化セレン化物およびリチウム化テルル化物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項１２】
前記のリチウム化材料が、フッ素樹脂バインダーと混合されることを特徴とする請求項１１に記載の電気化学電池。
【請求項１３】
前記のリチウム化材料が、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、ニッケル粉末、アルミニウム粉末、チタン粉末およびステレンス鋼粉末、並びにこれらの混合物からなる群から選択される導電性添加材と混合されることを特徴とする請求項１１に記載の電気化学電池。
【請求項１４】
ａ）リチウムとインターカレート及び脱インターカレートする炭素質材料を含む負電極、
ｂ）酸化リチウムコバルトを含む正電極、
ｃ）前記負電極および前記正電極を活性化する電解質溶液であって、当該電解質が、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートから成る４要素非水性カーボネート混合物を含み、この際、前記電解質にて活性化される前に、前記負電極が前記アルカリ金属で脱インターカレートされ、かつ前記正電極が前記アルカリ金属でインターカレートされ、前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートがこれらの平衡比率にて存在しているもの、および
ｄ）前記電解液に含まれるカーボネート添加剤であって、当該添加剤が、線形または環状のいずれかであり、カルボニル基の両側に共有結合のＯ−Ｘ結合およびＯ−Ｙ結合を有していて、Ｘ−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−Ｙの一般構造式を有していること、前記Ｏ−Ｘ結合および前記Ｏ−Ｙ結合の少なくとも一つが、約８０ｋｃａｌ／モルよりも小さい解離エネルギーを有していること、及び、ＸとＹが同一または異種であり、Ｘが、ＮＲ1 Ｒ2 およびＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 から選択され、かつＹが、ＮＲ’1 Ｒ’2 およびＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 から選択され、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ’1 、Ｒ’2 、Ｒ’3 、Ｒ’4 およびＲ’5 が同一または異種であり、少なくともＲ3 は、ＸがＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 でありＹがＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 である場合には不飽和の置換基であるもの
からなる電気化学電池で、前記電池が、平衡比率を保つ前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートにより、放電状態と充電状態との間を繰り返して循環可能であり、前記エチレンカーボネートが約２０〜約５０体積％の範囲であり、前記ジメチルカーボネートが約１２〜約７５体積％の範囲であり、前記エチルメチルカーボネートは約５〜約４５体積％の範囲であり、前記ジエチルカーボネートが約３〜約４５体積％の範囲であることを特徴とする電気化学電池。
【請求項１５】
前記カーボネート添加剤が、
ａ）Ｘ＝Ｙ＝ＮＲ1 Ｒ2 、
ｂ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 、
ｃ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＮＲ’1 Ｒ’2 、
ｄ）Ｘ＝Ｙ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基、および
ｅ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基で、かつＹ＝ＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 、
並びに上記の組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の電気化学電池。
【請求項１６】
前記カーボネート添加剤が、ジ‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ベンジル‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ジ（１‐ベンゾトリアゾリル）カーボネート、Ｎ‐（ベンジルオキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ‐ベンジルオキシカルボニルオキシ‐５‐ノルボーネン‐２，３‐ジカルボキシイミド、Ｎ‐（９‐フルオレニルメトキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、２‐（４‐メトキシベンジルオキシカルボニルオキシイミノ）‐２‐フェニルアセトニトリル、１，５‐ビス（スクシンイミドオキシカルボニルオキシ）ペンタン、スクシンイミジル‐２，２，２‐トリクロロエチルカーボネート、ジアリルカーボネート、アリルエチルカーボネート、４‐フェニル‐１，３‐ジオキソラン‐２‐オンおよびジベンジルカーボネート、並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の電気化学電池。
【請求項１７】
前記電解液が、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 ＣＦ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＳＯ3 Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 およびＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、並びにこれらの混合物からなる群から選択されるアルカリ金属塩を含むことを特徴とする請求項１４に記載の電気化学電池。
【請求項１８】
電気化学電池を製造するための方法であって、当該方法が、下記の工程ａ）〜ｄ）：
ａ）アルカリ金属とインターカレート及び脱インターカレートする炭素質材料を含む負電極を準備する工程、
ｂ）前記アルカリ金属とインターカレート及び脱インターカレートするリチウム化電極活物質を含む正電極を準備する工程、
ｃ）エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートから成る４要素非水性カーボネート混合物を含む非水性電解液を用いて前記負電極および前記正電極を活性化し、更に、前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートをこれらの平衡比率にて含む前記電解液を用いて前記負電極および前記正電極を活性化する前に、前記アルカリ金属で脱インターカレートされた前記負電極と、前記アルカリ金属でインターカレートされた前記正電極を組み立てる工程、および
ｄ）前記電解液にカーボネート添加剤を供給する工程で、当該添加剤が、線形または環状のいずれかであり、カルボニル基の両側に共有結合のＯ−Ｘ結合およびＯ−Ｙ結合を有していて、Ｘ−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−Ｙの一般構造式を有していること、前記Ｏ−Ｘ結合および前記Ｏ−Ｙ結合の少なくとも一つが、約８０ｋｃａｌ／モルよりも小さい解離エネルギーを有していること、及び、ＸとＹが同一または異種であり、Ｘが、ＮＲ1 Ｒ2 およびＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 から選択され、かつＹが、ＮＲ’1 Ｒ’2 およびＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 から選択され、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ’1 、Ｒ’2 、Ｒ’3 、Ｒ’4 およびＲ’5 が同一または異種であり、少なくともＲ3 は、ＸがＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 でありＹがＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 である場合には不飽和の置換基であること
を含み、前記電池が、平衡比率を保つ前記ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートにより、放電状態と充電状態との間を繰り返して循環可能であり、前記エチレンカーボネートが約２０〜約５０体積％の範囲であり、前記ジメチルカーボネートが約１２〜約７５体積％の範囲であり、前記エチルメチルカーボネートは約５〜約４５体積％の範囲であり、前記ジエチルカーボネートが約３〜約４５体積％の範囲であることを特徴とする電気化学電池の製造方法。
【請求項１９】
ａ）Ｘ＝Ｙ＝ＮＲ1 Ｒ2 、
ｂ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 、
ｃ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＮＲ1 Ｒ2 かつＹ＝ＮＲ’1 Ｒ’2 、
ｄ）Ｘ＝Ｙ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基、および
ｅ）Ｘ≠Ｙで、Ｘ＝ＣＲ3 Ｒ4 Ｒ5 で、Ｒ3 が不飽和基で、かつＹ＝ＣＲ’3 Ｒ’4 Ｒ’5 、
並びに上記の組み合わせからなる群からの前記カーボネート添加剤を選択することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ジ‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ベンジル‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネート、ジ（１‐ベンゾトリアゾリル）カーボネート、Ｎ‐（ベンジルオキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、Ｎ‐ベンジルオキシカルボニルオキシ‐５‐ノルボーネン‐２，３‐ジカルボキシイミド、Ｎ‐（９‐フルオレニルメトキシカルボニルオキシ）スクシンイミド、２‐（４‐メトキシベンジルオキシカルボニルオキシイミノ）‐２‐フェニルアセトニトリル、１，５‐ビス（スクシンイミドオキシカルボニルオキシ）ペンタン、スクシンイミジル‐２，２，２‐トリクロロエチルカーボネート、ジアリルカーボネート、アリルエチルカーボネート、４‐フェニル‐１，３‐ジオキソラン‐２‐オンおよびジベンジルカーボネート、並びにこれらの混合物からなる群からの前記カーボネート添加剤を選択することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記カーボネート添加剤が、約０．００１モル〜約０．４０モルの範囲内で前記電解液中に存在することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記カーボネート添加剤が、約０．０５モルまでの濃度で前記電解液中に存在するジベンジルカーボネートであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記カーボネート添加剤が、約０．０１モルまでの濃度で前記電解液中に存在するベンジル‐（Ｎ‐スクシンイミジル）カーボネートであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記電解液が、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 ＣＦ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＳＯ3 Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 およびＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、並びにこれらの混合物からなる群から選択されるアルカリ金属塩を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記アルカリ金属としてリチウムを準備することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
バナジウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケル、コバルトおよびマンガン、並びにこれらの混合物からなる群のリチウム化酸化物、リチウム化硫化物、リチウム化セレン化物およびリチウム化テルル化物からなる群からの、前記正電極のリチウム化材料を選択することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
コークス、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、炭素繊維、ガラス状炭素、並びにこれらの混合物からなる群からの、前記負電極の炭素質材料を選択することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。