(57)【要約】  下記式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物。式（Ｉ）中、Ｒ０は、炭素数１〜２０のアルコキシ基、又は、式（II）で表される基を表す。式（II）中、＊は、結合位置を表す。2019049775.tif 000017
2019049775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物。
【化１】
2019049775.tif 000014
〔式（Ｉ）中、Ｒ０は、炭素数１〜２０のアルコキシ基、又は、式（II）で表される基を表す。
式（II）中、＊は、結合位置を表す。〕
【請求項２】
前記Ｒ０が、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、又は前記式（II）で表される基である請求項１に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物。
【請求項３】
下記式（Ｉ−１）、下記式（Ｉ−２）、又は下記式（Ｉ−３）で表される化合物である請求項１又は請求項２に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物。
【化２】
2019049775.tif 000015
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物を含む電池用非水電解液。
【請求項６】
更に、下記式（Ｃ）で表される化合物である添加剤Ｃを含有する請求項５に記載の電池用非水電解液。
【化６】
2019049775.tif 000016
〔式（Ｃ）中、Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を示す。〕
【請求項７】
正極と、
金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも１種を負極活物質として含む負極と、
請求項５又は請求項６に記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。
【請求項８】
請求項７に記載のリチウム二次電池を充放電させて得られたリチウム二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、新規な硫酸ホウ素リチウム化合物、リチウム二次電池用添加剤、電池用非水電解液、及びリチウム二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホウ素化合物は、例えば電気化学の分野において利用されている。
例えば、アルキルホウ酸エステル類及びハロゲン含有ホウ酸エステル類からなる群から選ばれたホウ酸エステルを含むリチウム二次電池用非水電解液が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特定構造の有機ホウ素化合物を含有する非水電解液が知られている（例えば、特許文献２参照）。
ボロン酸エステル及び／又はボリン酸エステルを含有する非水系電解液を備える非水系電解液電池が知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、リチウム電池、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス用の電解質として、ＬｉＢＦ３（ＰＯ２Ｆ２）等の化合物が知られている（例えば、特許文献４参照）。
また更には、リチウム二次電池等蓄電デバイスの非水電解液に用いられる電解質として、ＣＨ３ＳＯ３ＢＦ３Ｌｉ等の化合物が知られている（例えば、特許文献５参照）。【０００３】
特許文献１：特許４１８７９５９号公報
特許文献２：特開平１１−３７２８号公報
特許文献３：特許３４３９００２号公報
特許文献４：特許５５４４７４８号公報
特許文献５：特許６０７５３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の課題は、新規な硫酸ホウ素リチウム化合物、硫酸ホウ素リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤、電池抵抗を低減させ、かつ、電池寿命を向上することができる電池用非水電解液、及び、電池抵抗が低減され、かつ、電池寿命が向上したリチウム二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。【０００６】
＜１＞  下記式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物。【０００７】
【化１】
2019049775.tif 000003
【０００８】
式（Ｉ）中、Ｒ０は、炭素数１〜２０のアルコキシ基、又は、式（II）で表される基を表す。
式（II）中、＊は、結合位置を表す。【０００９】
＜２＞  前記Ｒ０が、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、又は前記式（II）で表される基である＜１＞に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物。
＜３＞  下記式（Ｉ−１）、下記式（Ｉ−２）、又は下記式（Ｉ−３）で表される化合物である＜１＞又は＜２＞に記載の硫酸ホウ素リチウム化合物。【００１０】
【化２】
2019049775.tif 000004
【００１１】
＜４＞  ＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の硫酸ホウ素リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤。【００１２】
＜５＞  ＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の硫酸ホウ素リチウム化合物を含む電池用非水電解液。
＜６＞  更に、下記式（Ｃ）で表される化合物である添加剤Ｃを含有する＜５＞に記載の電池用非水電解液。【００１３】
【化３】
2019049775.tif 000005
【００１４】
式（Ｃ）中、Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を示す。【００１５】
＜７＞  正極と、
金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも１種を負極活物質として含む負極と、
＜５＞又は＜６＞に記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。
＜８＞  ＜７＞に記載のリチウム二次電池を充放電させて得られたリチウム二次電池。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、新規な硫酸ホウ素リチウム化合物、硫酸ホウ素リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤、電池抵抗を低減させ、かつ、電池寿命を向上することができる電池用非水電解液、及び、電池抵抗が低減され、かつ、電池寿命が向上したリチウム二次電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示のリチウム二次電池の一例である、ラミネート型電池の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示すラミネート型電池に収容される積層型電極体の、厚さ方向の概略断面図である。
【図３】本開示のリチウム二次電池の別の一例である、コイン型電池の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」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範囲を意味する。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【００１９】
〔硫酸ホウ素リチウム化合物〕
本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物は、下記式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物である。
【００２０】
【化４】
2019049775.tif 000006
【００２１】
式（Ｉ）中、Ｒ０は、炭素数１〜２０のアルコキシ基、又は、式（II）で表される基を表す。
式（II）中、＊は、結合位置を表す。
【００２２】
本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物は、従来のホウ素化合物とは異なる新規な化合物である。
【００２３】
前述の特許文献５には、ＣＨ３ＳＯ３ＢＦ３Ｌｉ等の化合物が開示されている。
特許文献５に記載のＣＨ３ＳＯ３ＢＦ３Ｌｉ等の化合物が、ＳＯ３基を有する化合物、即ち、スルホン酸ホウ素リチウムであるのに対し、本開示の化合物は、ＳＯ４基を有する硫酸ホウ素リチウム化合物である点で異なる。
【００２４】
式（Ｉ）中、Ｒ０で表される炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、炭素数１〜２０の無置換のアルコキシ基、及び炭素数１〜２０のフッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ基が挙げられる。
【００２５】
Ｒ０で表される炭素数１〜２０のアルコキシ基の炭素数は、好ましくは１〜１２であり、より好ましくは１〜６であり、更に好ましくは１又は２である。
【００２６】
Ｒ０で表される炭素数１〜２０のアルコキシ基は、直鎖状のアルコキシ基であってもよいし、分岐状のアルコキシ基であってもよいし、環状のアルコキシ基であってもよい。
また、Ｒ０で表される炭素数１〜２０のアルコキシ基は、フッ素原子によって置換されていてもよい。
【００２７】
Ｒ０における炭素数１〜２０のアルコキシ基の具体例としては、
メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、１−エチルプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、２−メチルブトキシ基、３，３−ジメチルブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、１−メチルペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、ｓｅｃ−ヘキシルオキシ基、ｔｅｒｔ−ヘキシルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、ｓｅｃ−ヘプチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ヘプチルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、ｓｅｃ−オクチルオキシ基、ｔｅｒｔ−オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基などの、直鎖状又は分岐状であって無置換のアルコキシ基；
シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基などの、環状であって無置換のアルコキシ基；
トリフルオロメトキシ基、２，２，２−トリフルオロエトキシ基、パーフルオロエトキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブトキシ基、４，４，５，５，５−ペンタフルオロペンチルオキシ基 、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルオキシ基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルオキシ基、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチルオキシ基など、フッ素原子で置換されたアルコキシ基；
などが挙げられる。
【００２８】
Ｒ０で表される炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、又はｎ−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましい。
【００２９】
Ｒ０としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、又は上記式（II）で表される基が好ましい。
【００３０】
式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物の具体例としては、下記式（Ｉ−１）、下記式（Ｉ−２）、又は下記式（Ｉ−３）で表される化合物が挙げられる。
但し、式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物は、これらの具体例には限定されない。
【００３１】
【化５】
2019049775.tif 000007
【００３２】
〔硫酸ホウ素リチウム化合物の製造方法の一例（製法Ｘ）〕
以下、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物の製造方法の一例（製法Ｘ）を示す。但し、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物の製造方法は、製法Ｘには限定されない。
【００３３】
製法Ｘは、炭素数１〜２０のアルキル基を有していてもよい硫酸リチウム塩化合物と、三フッ化ホウ素化合物と、を溶媒中で反応させることにより、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物（即ち、式（Ｉ）で表される硫酸ホウ素リチウム化合物；以下、単に「硫酸ホウ素リチウム化合物」とも称する）を得る反応工程を含む。
【００３４】
反応工程における硫酸リチウム塩化合物としては、例えば、硫酸リチウム；メチル硫酸リチウム、エチル硫酸リチウム、プロピル硫酸リチウム、イソプロピル硫酸リチウム、ｎ−ブチル硫酸リチウム、オクチル硫酸リチウム、ドデシル硫酸リチウムなどの、炭素数１〜２０のアルキル基を有する硫酸リチウム化合物；等が挙げられる。
中でも、硫酸リチウム、メチル硫酸リチウム、又はエチル硫酸リチウムが好ましい。
【００３５】
反応工程における三フッ化ホウ素化合物としては、気体状態の三フッ化ホウ素、及び、三フッ化ホウ素錯体が挙げられる。
三フッ化ホウ素錯体としては、例えば、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素ジブチルエーテル錯体などが挙げられ、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体が好ましい。
【００３６】
反応工程における溶媒としては、例えば、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、キシレン（オルト、メタ、パラ）、エチルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン（キュメン）、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、メシチレンメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン等の非水溶媒が挙げられる。
【００３７】
反応工程における反応は、常圧下、減圧下のいずれでも行える。
反応工程における反応は、硫酸ホウ素リチウム化合物の生成を阻害する成分（例えば水分）の混入を防ぐ観点から、不活性雰囲気下（例えば、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、等）で行うことが好ましい。
【００３８】
反応工程における反応温度は、２０℃〜１５０℃であることが好ましく、４０℃〜１２０℃であることがより好ましく、６０℃〜１００℃であることがさらに好ましい。
反応温度が２０℃以上であると、硫酸ホウ素リチウム化合物の生成が促進されやすい。
反応温度が１５０℃以下であると、生成した硫酸ホウ素リチウム化合物の分解が抑制され、生成率が向上しやすい。
【００３９】
反応工程における反応時間は、硫酸リチウム塩化合物と三フッ化ホウ素化合物との反応を効率よく進行させる観点から、３０分〜１２時間であることが好ましく、１時間〜８時間であることがより好ましい。
【００４０】
反応工程後、硫酸ホウ素リチウム化合物を取り出す方法については特に制限はない。
例えば、反応工程により、硫酸ホウ素リチウム化合物が、目的とする成分（即ち、硫酸ホウ素リチウム化合物自体）のみの固体又は液体として得られた場合には、その固体又は液体を、特段の処理なく取り出すことができる。
また、反応工程により、硫酸ホウ素リチウム化合物が溶媒に分散されたスラリーが得られた場合には、スラリーから溶媒を分離し、乾燥させることにより、硫酸ホウ素リチウム化合物を取り出すことができる。
また、反応工程により、硫酸ホウ素リチウム化合物が溶媒に溶解された溶液が得られた場合には、加熱濃縮等によって溶液から溶媒を留去することによって硫酸ホウ素リチウム化合物を取り出すことができる。
また、反応工程により、硫酸ホウ素リチウム化合物が溶媒に溶解された溶液が得られた場合には、溶液に対し、硫酸ホウ素リチウム化合物が溶解しない溶媒を加えることによって硫酸ホウ素リチウム化合物を析出させ、次いで溶液から溶媒を分離し、乾燥させることにより、硫酸ホウ素リチウム化合物を取り出すこともできる。
【００４１】
取り出された硫酸ホウ素リチウム化合物を乾燥する方法としては、棚段式乾燥機での静置乾燥法；コニカル乾燥機での流動乾燥法；ホットプレート、オーブン等の装置を用いて乾燥させる方法；ドライヤーなどの乾燥機で温風又は熱風を供給する方法；等を適用できる。
【００４２】
取り出された硫酸ホウ素リチウム化合物を乾燥する際の圧力は、常圧、減圧のいずれであってもよい。
取り出された硫酸ホウ素リチウム化合物を乾燥する際の温度は、２０℃〜１５０℃であることが好ましく、２０℃〜１００℃であることがより好ましく、２０℃〜６０℃であることがさらに好ましい。
温度が２０℃以上であると乾燥効率に優れる。
温度が１５０℃以下であると、生成した硫酸ホウ素リチウム化合物の分解が抑制され、硫酸ホウ素リチウム化合物を安定して取り出しやすい。
【００４３】
取り出された硫酸ホウ素リチウム化合物は、そのまま用いてもよいし、例えば、溶媒中に分散又は溶解させて用いてもよいし、他の固体物質と混合して用いてもよい。
【００４４】
本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物は、リチウム電池用添加剤（好ましくはリチウム二次電池用添加剤、より好ましはリチウム二次電池の非水電解液用の添加剤）、反応試剤、合成反応触媒、各種電気化学デバイス用電解質、ドーピング剤、潤滑油の添加剤などの用途に有用に使用できる。
【００４５】
〔リチウム二次電池用添加剤〕
本開示の二次電池用添加剤は、上述した硫酸ホウ素リチウム化合物を含む。本開示の二次電池用添加剤は、特にリチウム二次電池の非水電解液用の添加剤として好適である。
【００４６】
〔電池用非水電解液〕
本開示の電池用非水電解液（以下、単に「非水電解液」ともいう）は、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物を含む。
本開示の非水電解液は、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物を含有することにより、電池抵抗を低減させることができる。
更に、本開示の非水電解液は、本開示の硫酸ホウ素リチウム化合物を含有することにより、電池の放電容量を高く維持できる。
【００４７】
更に、本開示の非水電解液は、前述の特許文献５に記載のＣＨ３ＳＯ３ＢＦ３Ｌｉを含有させた非水電解液と比較して、電池抵抗を低減させることができるという効果に優れる。
更に、本開示の非水電解液は、前述の特許文献５に記載のＣＨ３ＳＯ３ＢＦ３Ｌｉを含有させた非水電解液と比較して、電池の放電容量及び放電容量維持率を高く維持できるという効果に優れる。
【００４８】
本開示の非水電解液は、上記硫酸ホウ素リチウム化合物を１種のみ含有していてもよいし、２種以上含有していてもよい。
本開示の非水電解液における、上記硫酸ホウ素リチウム化合物の含有量（２種以上である場合には総含有量）は、非水電解液の全量に対し、０．００１質量％〜１０質量％が好ましく、０．０１質量％〜１０質量％がより好ましく、０．０５質量％〜５質量％が更に好ましく、０．１質量％〜５質量％が更に好ましく、０．４質量％〜５質量％が更に好ましく、０．５質量％〜５質量％が更に好ましく、０．５質量％〜３質量％が更に好ましく、０．５質量％〜２質量％が更に好ましい。
【００４９】
なお、実際に電池を解体して採取した非水電解液を分析しても、上記硫酸ホウ素リチウム化合物の量が、非水電解液への添加量と比較して減少している場合がある。従って、電池から取り出した非水電解液中に少量でも上記硫酸ホウ素リチウム化合物が検出できる場合には、本開示の非水電解液の範囲に含まれる。
また、非水電解液から上記硫酸ホウ素リチウム化合物が検出できない場合であっても、非水電解液中や電極の被膜中に、上記硫酸ホウ素リチウム化合物の分解物由来の化合物が検出される場合も、本開示の非水電解液の範囲に含まれるとみなされる。
これらの取り扱いは、非水電解液に含有され得る上記硫酸ホウ素リチウム化合物以外の化合物についても同様である。
【００５０】
次に、非水電解液の他の成分について説明する。
非水電解液は、一般的には、非水溶媒を含有する。
【００５１】
＜非水溶媒＞
非水溶媒としては、種々公知のものを適宜選択することができるが、環状の非プロトン性溶媒及び鎖状の非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも一方を用いることが好ましい。
電池の安全性の向上のために、溶媒の引火点の向上を志向する場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒を使用することが好ましい。
【００５２】
（環状の非プロトン性溶媒）
環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状カルボン酸エステル、環状スルホン、環状エーテルを用いることができる。
【００５３】
環状の非プロトン性溶媒は単独で使用してもよいし、複数種混合して使用してもよい。
環状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、１０質量％〜１００質量％、さらに好ましくは２０質量％〜９０質量％、特に好ましくは３０質量％〜８０質量％である。このような比率にすることによって、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。
【００５４】
環状カーボネートの例として具体的には、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などが挙げられる。これらのうち、誘電率が高いエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートが好適に使用される。負極活物質に黒鉛を使用した電池の場合は、エチレンカーボネートがより好ましい。また、これら環状カーボネートは２種類以上を混合して使用してもよい。
【００５５】
環状カルボン酸エステルとして、具体的にはγ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、あるいはメチルγ−ブチロラクトン、エチルγ−ブチロラクトン、エチルδ−バレロラクトンなどのアルキル置換体などを例示することができる。
【００５６】
環状カルボン酸エステルは、蒸気圧が低く、粘度が低く、かつ誘電率が高く、電解液の引火点と電解質の解離度を下げることなく電解液の粘度を下げることができる。このため、電解液の引火性を高くすることなく電池の放電特性に関わる指標である電解液の伝導度を高めることができるという特徴を有するので、溶媒の引火点の向上を指向する場合は、上記環状の非プロトン性溶媒として環状カルボン酸エステルを使用することが好ましい。環状カルボン酸エステルの中でも、γ−ブチロラクトンが最も好ましい。
また、環状カルボン酸エステルは、他の環状の非プロトン性溶媒と混合して使用することが好ましい。例えば、環状カルボン酸エステルと、環状カーボネート及び／又は鎖状カーボネートとの混合物が挙げられる。
【００５７】
環状スルホンの例としては、スルホラン、２−メチルスルホラン、３―メチルスルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルプロピルスルホンなどが挙げられる。
環状エーテルの例としてジオキソランを挙げることができる。
【００５８】
（鎖状の非プロトン性溶媒）
鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状リン酸エステルなどを用いることができる。
【００５９】
鎖状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、１０質量％〜１００質量％、さらに好ましくは２０質量％〜９０質量％、特に好ましくは３０質量％〜８０質量％である。
【００６０】
鎖状カーボネートとして具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、メチルペンチルカーボネート、エチルペンチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、メチルヘプチルカーボネート、エチルヘプチルカーボネート、ジヘプチルカーボネート、メチルヘキシルカーボネート、エチルヘキシルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、メチルオクチルカーボネート、エチルオクチルカーボネート、ジオクチルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートなどが挙げられる。これら鎖状カーボネートは２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６１】
鎖状カルボン酸エステルとして具体的には、ピバリン酸メチルなどが挙げられる。
鎖状エーテルとして具体的には、ジメトキシエタンなどが挙げられる。
鎖状リン酸エステルとして具体的には、リン酸トリメチルなどが挙げられる。
【００６２】
（溶媒の組み合わせ）
本開示の非水電解液で使用する非水溶媒は、１種類でも複数種類を混合して用いてもよい。また、環状の非プロトン性溶媒のみを１種類若しくは複数種類用いても、鎖状の非プロトン性溶媒のみを１種類若しくは複数種類用いても、又は環状の非プロトン性溶媒及び鎖状のプロトン性溶媒を混合して用いてもよい。電池の負荷特性、低温特性の向上を特に意図した場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒を組み合わせて使用することが好ましい。
【００６３】
さらに、電解液の電気化学的安定性から、環状の非プロトン性溶媒には環状カーボネートを、鎖状の非プロトン性溶媒には鎖状カーボネートを適用することが最も好ましい。また、環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び／又は鎖状カーボネートの組み合わせによっても電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。
【００６４】
環状カーボネートと鎖状カーボネートの組み合わせとして、具体的には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートなどが挙げられる。
【００６５】
環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合割合は、質量比で表して、環状カーボネート：鎖状カーボネートが、５：９５〜８０：２０、さらに好ましくは１０：９０〜７０：３０、特に好ましくは１５：８５〜５５：４５である。このような比率にすることによって、電解液の粘度上昇を抑制し、電解質の解離度を高めることができるため、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。また、電解質の溶解度をさらに高めることができる。よって、常温又は低温での電気伝導性に優れた電解液とすることができるため、常温から低温での電池の負荷特性を改善することができる。
【００６６】
環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び／又は鎖状カーボネートの組み合わせの例として、具体的には、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとスルホラン、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランとジメチルカーボネートなどが挙げられる。
【００６７】
（その他の溶媒）
非水溶媒としては、上記以外のその他の溶媒も挙げられる。
その他の溶媒としては、具体的には、ジメチルホルムアミドなどのアミド、メチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルカーバメートなどの鎖状カーバメート、Ｎ−メチルピロリドンなどの環状アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノンなどの環状ウレア、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリメチルシリル等のホウ素化合物、及び下記の一般式で表されるポリエチレングリコール誘導体などを挙げることができる。
ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ａＨ
ＨＯ［ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ］ｂＨ
ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｃＨ
ＣＨ３Ｏ［ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ］ｄＨ
ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｅＣＨ３
ＣＨ３Ｏ［ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ］ｆＣＨ３
Ｃ９Ｈ１９ＰｈＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｇ［ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ］ｈＣＨ３
（Ｐｈはフェニル基）
ＣＨ３Ｏ［ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ］ｉＣＯ［ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２］ｊＯＣＨ３
上記式中、ａ〜ｆは、５〜２５０の整数、ｇ〜ｊは２〜２４９の整数、５≦ｇ＋ｈ≦２５０、５≦ｉ＋ｊ≦２５０である。
【００６８】
＜電解質＞
本開示の非水電解液は、種々の公知の電解質を含んでいてもよい。電解質は、通常、非水電解液用電解質として使用されているものであれば、いずれをも使用することができる。電解質としては、リチウム塩が好ましい。
【００６９】
リチウム塩の具体例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６Ｌｉ２ＳｉＦ６、ＬｉＯＳＯ２ＣｋＦ(２ｋ＋１)（ｋ＝１〜８の整数）、ＬｉＮ(ＳＯ２Ｆ)２、ＬｉＮ(ＳＯ２ＣｋＦ(２ｋ＋１))２（ｋ＝１〜８の整数）、ＬｉＰＦｎ(ＣｋＦ(２ｋ＋１))(６−ｎ)（ｎ＝１〜５の整数、ｋ＝１〜８の整数）、ＬｉＢＦｎＣｋＦ(２ｋ＋１)（ｎ＝１〜３の整数、ｋ＝１〜８の整数）、ＬｉＢ(Ｃ２Ｏ４)２ （リチウムビスオキサリルボレート）、ＬｉＢＦ２(Ｃ２Ｏ４)（リチウムジフルオロオキサリルボレート）、ＬｉＰＦ３(Ｃ２Ｏ４)（リチウムトリフルオロオキサリルフォスフェート）；下記一般式で示されるリチウム塩；が挙げられる。
ＬｉＣ(ＳＯ２Ｒ１１)(ＳＯ２Ｒ１２)(ＳＯ２Ｒ１３)
ＬｉＮ(ＳＯ２ＯＲ１４)(ＳＯ２ＯＲ１５)
ＬｉＮ(ＳＯ２Ｒ１６)(ＳＯ２ＯＲ１７)
式中、Ｒ１１〜Ｒ１７は、炭素数１〜８のパーフルオロアルキル基である。Ｒ１１〜Ｒ１３は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１４とＲ１５は、互いに同一であっても異なっていてもよい。Ｒ１６とＲ１７は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００７０】
リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ(ＳＯ２ＣｋＦ(２ｋ＋１))２（ｋ＝１〜８の整数）が好ましい。
【００７１】
本開示の非水電解液のリチウム塩濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ〜２ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。
リチウム塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００７２】
本開示の非水電解液は、更に、下記式（Ｃ）で表される化合物である添加剤Ｃを含有してもよい。
【００７３】
【化６】
2019049775.tif 000008
【００７４】
式（Ｃ）中、Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を示す。
【００７５】
式（Ｃ）中、Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を示す。
【００７６】
式（Ｃ）で表される化合物としては、ビニレンカーボネート、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、ブロピ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が例示される。
これらのうちでビニレンカーボネート（式（Ｃ）中、Ｒｃ１及びＲｃ２がいずれも水素原子である化合物）が特に好ましい。
【００７７】
本開示の非水電解液が添加剤Ｃを含有する場合、添加剤Ｃの含有量（添加剤Ｃが２種以上の化合物である場合は総含有量）は、非水電解液の全量に対し、０．００１質量％〜１０質量％が好ましく、０．００１質量％〜５質量％がより好ましく、０．００１質量％〜３質量％であることが更に好ましく、０．０１質量％〜５質量％であることが更に好ましく、０．１〜３質量％であることが更に好ましい。
【００７８】
本開示の非水電解液は、電池用の非水電解液として好適であるばかりでなく、一次電池用及び二次電池用の非水電解液、電気化学キャパシタ用の非水電解液、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサー用の電解液としても用いることができる。
【００７９】
〔リチウム二次電池〕
本開示のリチウム二次電池は、正極と、負極と、本開示の非水電解液と、を含む。
本開示のリチウム二次電池によれば、本開示の非水電解液を含むことにより、電池抵抗が低減される。
【００８０】
（負極）
負極は、負極活物質及び負極集電体を含んでもよい。
負極における負極活物質としては、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属もしくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれた少なくとも１種（単独で用いてもよいし、これらの２種以上を含む混合物を用いてもよい）を用いることができる。
リチウム（又はリチウムイオン）との合金化が可能な金属もしくは合金としては、シリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金などを挙げることができる。また、チタン酸リチウムでもよい。
これらの中でもリチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料が好ましい。このような炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、黒鉛材料（人造黒鉛、天然黒鉛）、非晶質炭素材料、等が挙げられる。上記炭素材料の形態は、繊維状、球状、ポテト状、フレーク状いずれの形態であってもよい。
【００８１】
上記非晶質炭素材料として具体的には、ハードカーボン、コークス、１５００℃以下に焼成したメソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、メソフェーズピッチカーボンファイバー（ＭＣＦ）などが例示される。
上記黒鉛材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。人造黒鉛としては、黒鉛化ＭＣＭＢ、黒鉛化ＭＣＦなどが用いられる。また、黒鉛材料としては、ホウ素を含有するものなども用いることができる。また、黒鉛材料としては、金、白金、銀、銅、スズなどの金属で被覆したもの、非晶質炭素で被覆したもの、非晶質炭素と黒鉛を混合したものも使用することができる。
【００８２】
これらの炭素材料は、１種類で使用してもよく、２種類以上混合して使用してもよい。
上記炭素材料としては、特にＸ線解析で測定した（００２）面の面間隔ｄ（００２）が０．３４０ｎｍ以下の炭素材料が好ましい。また、炭素材料としては、真密度が１．７０ｇ／ｃｍ３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も好ましい。以上のような炭素材料を使用すると、電池のエネルギー密度をより高くすることができる。
【００８３】
負極における負極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
負極集電体の具体例としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工しやすさの点から特に銅が好ましい。
【００８４】
（正極）
正極は、正極活物質及び正極集電体を含んでもよい。
正極における正極活物質としては、ＭｏＳ２、ＴｉＳ２、ＭｎＯ２、Ｖ２Ｏ５などの遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉＸＣｏ（１−Ｘ）Ｏ２〔０＜Ｘ＜１〕、α−ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有するＬｉ１＋αＭｅ１−αＯ２（Ｍｅは、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏを含む遷移金属元素、１．０≦（１＋α）／（１−α）≦１．６）、ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２〔ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１〕（例えば、ＬｉＮｉ０．３３Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２等）、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４などのリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体などの導電性高分子材料等が挙げられる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が好ましい。負極がリチウム金属又はリチウム合金である場合は、正極として炭素材料を用いることもできる。また、正極として、リチウムと遷移金属との複合酸化物と、炭素材料と、の混合物を用いることもできる。
正極活物質は、１種類で使用してもよく、２種類以上を混合して使用してもよい。正極活物質は導電性が不充分である場合には、導電性助剤とともに使用して正極を構成することができる。導電性助剤としては、カーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどの炭素材料を例示することができる。
【００８５】
正極における正極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
正極集電体の具体例としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、タンタルなどの金属材料；カーボンクロス、カーボンペーパーなどの炭素材料；等が挙げられる。
【００８６】
（セパレータ）
本開示のリチウム二次電池は、負極と正極との間にセパレータを含むことが好ましい。
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し且つリチウムイオンを透過する膜であって、多孔性膜や高分子電解質が例示される。
多孔性膜としては微多孔性高分子フィルムが好適に使用され、材質としてポリオレフィン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル等が例示される。
特に、多孔性ポリオレフィンが好ましく、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を例示することができる。多孔性ポリオレフィンフィルム上には、熱安定性に優れる他の樹脂がコーティングされてもよい。
高分子電解質としては、リチウム塩を溶解した高分子や、電解液で膨潤させた高分子等が挙げられる。
本開示の非水電解液は、高分子を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよい。
【００８７】
（電池の構成）
本開示のリチウム二次電池は、種々公知の形状をとることができ、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型、フィルム型その他任意の形状に形成することができる。
なお、電池の基本構造は、形状によらず同じであり、目的に応じて設計変更を施すことができる。
【００８８】
本開示のリチウム二次電池の例として、ラミネート型電池が挙げられる。
図１は、本開示のリチウム二次電池の一例であるラミネート型電池の一例を示す概略斜視図であり、図２は、図１に示すラミネート型電池に収容される積層型電極体の厚さ方向の概略断面図である。
図１に示すラミネート型電池は、内部に非水電解液（図１中では不図示）及び積層型電極体（図１中では不図示）が収納され、且つ、周縁部が封止されることにより内部が密閉されたラミネート外装体１を備える。ラミネート外装体１としては、例えばアルミニウム製のラミネート外装体が用いられる。
ラミネート外装体１に収容される積層型電極体は、図２に示されるように、正極板５と負極板６とがセパレータ７を介して交互に積層されてなる積層体と、この積層体の周囲を囲むセパレータ８と、を備える。正極板５、負極板６、セパレータ７、及びセパレータ８には、本開示の非水電解液が含浸されている。
上記積層型電極体における複数の正極板５は、いずれも正極タブを介して正極端子２と電気的に接続されており（不図示）、この正極端子２の一部が上記ラミネート外装体１の周端部から外側に突出している（図１）。ラミネート外装体１の周端部において正極端子２が突出する部分は、絶縁シール４によってシールされている。
同様に、上記積層型電極体における複数の負極板６は、いずれも負極タブを介して負極端子３と電気的に接続されており（不図示）、この負極端子３の一部が上記ラミネート外装体１の周端部から外側に突出している（図１）。ラミネート外装体１の周端部において負極端子３が突出する部分は、絶縁シール４によってシールされている。
なお、上記一例に係るラミネート型電池では、正極板５の数が５枚、負極板６の数が６枚となっており、正極板５と負極板６とがセパレータ７を介し、両側の最外層がいずれも負極板６となる配置で積層されている。
しかし、ラミネート型電池における、正極板の数、負極板の数、及び配置については、この一例には限定されず、種々の変更がなされてもよいことは言うまでもない。例えば、ラミネート外装体１に収容される積層型電極体は、１枚の正極板５と１枚の負極板６とが１枚のセパレータ７を介して積層された積層型電極体であってもよい。
【００８９】
本開示のリチウム二次電池の別の一例として、コイン型電池も挙げられる。
図３は、本開示のリチウム二次電池の別の一例であるコイン型電池の一例を示す概略斜視図である。
図３に示すコイン型電池では、円盤状負極１２、非水電解液を注入したセパレータ１５、円盤状正極１１、必要に応じて、ステンレス、又はアルミニウムなどのスペーサー板１７、１８が、この順序に積層された状態で、正極缶１３（以下、「電池缶」ともいう）と封口板１４（以下、「電池缶蓋」ともいう）との間に収納される。正極缶１３と封口板１４とはガスケット１６を介してかしめ密封する。
この一例では、セパレータ１５に注入される非水電解液として、本開示の非水電解液を用いることができる。
【００９０】
なお、本開示のリチウム二次電池は、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を含むリチウム二次電池（充放電前のリチウム二次電池）を、充放電させて得られたリチウム二次電池であってもよい。
即ち、本開示のリチウム二次電池は、まず、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を含む充放電前のリチウム二次電池を作製し、次いで、この充放電前のリチウム二次電池を１回以上充放電させることによって作製されたリチウム二次電池（充放電されたリチウム二次電池）であってもよい。
【００９１】
本開示のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、種々公知の用途に用いることができる。例えば、ノート型パソコン、モバイルパソコン、携帯電話、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、電子手帳、電卓、ラジオ、バックアップ電源用途、モーター、自動車、電気自動車、バイク、電動バイク、自転車、電動自転車、照明器具、ゲーム機、時計、電動工具、カメラ等、小型携帯機器、大型機器を問わず広く利用可能なものである。
【実施例】
【００９２】
以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例には限定されない。
以下の実施例及び比較例において、「ｗｔ％」は質量％を表す。
以下の実施例及び比較例において、「添加量」は、最終的に得られる非水電解液中における含有量（即ち、最終的に得られる非水電解液全量に対する量）を表す。【００９３】
〔実施例１〕式（Ｉ−１）で表される化合物の合成
撹拌装置、温度計、ガス導入ライン、及び排気ラインを備えた５０ｍＬのフラスコを乾燥窒素ガスでパージした後、ここに、ジメチルカーボネート（溶媒）７．５ｇと、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体２．４１ｇ（０．０１７ｍｏｌ）とを入れ、室温（２５℃。以下同じ。）で攪拌することにより混合し、混合液を得た。得られた混合液に、メチル硫酸リチウム２．０１ｇ（０．０１７ｍｏｌ）を加え、得られた液体を撹拌しながら９０℃に加熱し、液温９０℃の条件下、溶媒還流状態で１時間撹拌した（反応工程）。この１時間の攪拌の過程で、混合液にメチル硫酸リチウムが完全に溶解した。上記１時間の撹拌後、液体を室温まで冷却し、次いでこの液体から、１０ｋＰａ以下及び３０℃の条件で溶媒を留去した。得られた残留物を、更に、１０ｋＰａ以下及び３０℃の条件で乾燥させることにより、固体生成物３．１６ｇを得た。【００９４】
得られた固体生成物から１６．４ｍｇのサンプルを採取し、採取したサンプルを、内部標準物質のトリフルオロメチルベンゼン２４．８ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）とともに重ジメチルスルホキシド溶媒に溶解させ、得られたサンプル溶液について、１Ｈ−ＮＭＲ分析、１９Ｆ−ＮＭＲ分析、及び１１Ｂ−ＮＭＲ分析の各々を行った。
１Ｈ−ＮＭＲ分析、１９Ｆ−ＮＭＲ分析及び１１Ｂ−ＮＭＲ分析の各々によって得られたスペクトルのケミカルシフト〔ｐｐｍ〕は以下のとおりであった。
また、１Ｈ−ＮＭＲ分析において、内部標準物質のスペクトル積分値を５０Ｈとした場合のサンプルのスペクトル積分値は以下のとおりであった。
また、１９Ｆ−ＮＭＲ分析において、内部標準物質のスペクトル積分値を３０Ｆとした場合のサンプルのスペクトル積分値は以下のとおりであった。【００９５】
１Ｈ−ＮＭＲ：３．４ｐｐｍ（サンプル：１５．４Ｈ）、７．５〜７．７ｐｐｍ（内部標準物質：５０Ｈ）。
１９Ｆ−ＮＭＲ：−１４８ｐｐｍ（サンプル：１５．４Ｆ）、−６１ｐｐｍ（内部標準物質：３０Ｆ）。
１1Ｂ−ＮＭＲ：−２．２ｐｐｍ（サンプル）。【００９６】
１Ｈ−ＮＭＲから、硫酸エステル化合物中のメチル基に由来するスペクトルが確認された。
１９Ｆ−ＮＭＲ及び１1Ｂ−ＮＭＲから、フルオロボラン骨格に由来するスペクトルが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ分析及び１９Ｆ−ＮＭＲ分析における、サンプル及び内部標準物質の各々の質量と、サンプル及び内部標準物質の各々のスペクトル積分値と、の関係に基づき、サンプル（即ち、固体生成物）中における式（Ｉ−１）で表される化合物の純度を求めた。その結果、純度は、９８．９％であった。【００９７】
また、得られた固体生成物について、室温から６００℃までの示差走査熱量（ＤＳＣ）測定を行った。その結果、得られた生成物には、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体及びメチル硫酸リチウムの各々を単独で測定する際には認められない、１９８℃ピークの吸熱熱分解挙動が観測された。
なお、吸熱熱分解挙動の観測は、セイコーインスツル（株）製の示差走査熱量計（ＤＳＣ２２０Ｃ型）を用いて行った。以下同様である。【００９８】
以上の結果から、本実施例１では、下記反応スキームにより、式（Ｉ）で表される化合物の具体例である式（Ｉ−１）で表される化合物が生成されたことが確認された。
【化７】
2019049775.tif 000009
【００９９】
〔実施例２〕式（Ｉ−３）で表される化合物の合成
撹拌装置、温度計、ガス導入ライン、及び排気ラインを備えた５０ｍＬのフラスコを乾燥窒素ガスでパージした後、ここに、ジメチルカーボネート（溶媒）１５ｇと、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体２．５５ｇ（０．０１８ｍｏｌ）とを入れ、室温で攪拌することにより混合し、混合液を得た。得られた混合液に、硫酸リチウム０．９９ｇ（０．００９ｍｏｌ）を加え、得られた液体を撹拌しながら９０℃に加熱し、液温９０℃の条件下、溶媒還流状態で３時間撹拌した（反応工程）。
上記３時間の攪拌後の液体を室温まで冷却し、次いでこの液体を濾過することにより、液体中から不溶成分を除去した。得られた濾液から、圧力１０ｋＰａ以下及び温度３０℃の条件で溶媒を留去した。残った残留物を、更に、圧力１０ｋＰａ以下及び温度３０℃の条件で乾燥させることにより、固体生成物２．０８ｇを得た。【０１００】
得られた固体生成物から３．９ｍｇのサンプルを採取し、採取したサンプルを、内部標準物質のトリフルオロメチルベンゼン６．５ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）とともに重ジメチルスルホキシド溶媒に溶解させ、得られたサンプル溶液について、１９Ｆ−ＮＭＲ分析及び１１Ｂ−ＮＭＲ分析の各々を行った。
１９Ｆ−ＮＭＲ分析及び１１Ｂ−ＮＭＲ分析の各々によって得られたスペクトルのケミカルシフト〔ｐｐｍ〕は以下のとおりであった。
また、１９Ｆ−ＮＭＲ分析において、内部標準物質のスペクトルの積分値を３０Ｆとした場合のサンプルのスペクトルの積分値は以下のとおりであった。【０１０１】
１９Ｆ−ＮＭＲ：−１４８ｐｐｍ（サンプル：２１．３Ｆ）、−６１ｐｐｍ（内部標準物質：３０Ｆ）。
１１Ｂ−ＮＭＲ：−２．２ｐｐｍ（サンプル）。【０１０２】
１９Ｆ−ＮＭＲ及び１1Ｂ−ＮＭＲから、フルオロボラン骨格に由来するスペクトルが確認された。
１９Ｆ−ＮＭＲ分析における、サンプル及び内部標準物質の各々の質量と、サンプル及び内部標準物質の各々のスペクトル積分値と、の関係に基づき、サンプル（即ち、固体生成物）中における式（Ｉ−３）で表される化合物の純度を求めた。その結果、純度は、９９．４％であった。【０１０３】
また、得られた生成物について、室温から６００℃までの示差走査熱量（ＤＳＣ）測定を行った。その結果、得られた生成物には、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体及び硫酸リチウムの各々を単独で測定する際には認められない、１４８℃ピークの吸熱熱分解挙動が観測された。【０１０４】
以上の結果から、本実施例２では、下記反応スキームにより、式（Ｉ）で表される化合物の具体例である式（Ｉ−３）で表される化合物が生成されたことが確認された。
【化８】
2019049775.tif 000010
【０１０５】
以上に示すように、各実施例で得られた化合物は、ＮＭＲ分析から化学組成が同定される他、原料の化合物には認められない吸熱熱分解挙動が観測された。即ち、各実施例で得られた化合物は、各原料の化合物の単なる混合物ではなく、それらとは熱的物性を異にする新規な硫酸ホウ素リチウム化合物であることが確認された。【０１０６】
〔実施例１０１〕
以下の手順にて、リチウム二次電池であるコイン型電池を作製した。
＜負極の作製＞
天然黒鉛系黒鉛１００質量部、カルボキシメチルセルロース１質量部及びＳＢＲラテックス２質量部を水溶媒で混錬してペースト状の負極合剤スラリーを調製した。
次に、この負極合剤スラリーを厚さ１８μｍの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して負極集電体と負極活物質層とからなるシート状の負極を得た。このときの負極活物質層の塗布密度は１２ｍｇ／ｃｍ２であり、充填密度は１．５ｇ／ｍＬであった。【０１０７】
＜正極の作製＞
ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２を９０質量部、アセチレンブラック５質量部及びポリフッ化ビニリデン５質量部を、Ｎ−メチルピロリドンを溶媒として混錬してペースト状の正極合剤スラリーを調製した。
次に、この正極合剤スラリーを厚さ２０μｍの帯状アルミ箔の正極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して正極集電体と正極活物質とからなるシート状の正極を得た。このときの正極活物質層の塗布密度は２２ｍｇ／ｃｍ２であり、充填密度は２．９ｇ／ｍＬであった。【０１０８】
＜非水電解液の調製＞
非水溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とメチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）とを混合し、混合溶媒を得た。
得られた混合溶媒中に、電解質であるＬｉＰＦ６を、最終的に得られる非水電解液中における電解質濃度が１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させた。
上記で得られた溶液に対して、上述した式（Ｉ−１）で表される化合物（添加剤）とＤＭＣとの混合物を添加し、非水電解液を得た。この際、式（Ｉ−１）で表される化合物の添加量（即ち、最終的な非水電解液の全量に対する含有量）は、０．２質量％となるようにした。
また、最終的な非水電解液において、ＥＣ、ＤＭＣ、及びＥＭＣの質量比は、ＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３０：３５：３５（質量比）となるように調整した。【０１０９】
＜コイン型電池の作製＞
上述の負極を直径１４．５ｍｍで、上述の正極を直径１３ｍｍで、それぞれ円盤状に打ち抜いて、コイン状の電極（負極及び正極）を得た。また、厚さ２０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムを直径１６ｍｍの円盤状に打ち抜きセパレータを得た。
得られたコイン状の負極、セパレータ及びコイン状の正極を、この順序でステンレス製の電池缶（２０３２サイズ）内に積層し、上記非水電解液４０μｌを注入してセパレータと正極と負極に含漬させた。
さらに、正極上にアルミニウム製の板（厚さ１．２ｍｍ、直径１６ｍｍ）及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封し、直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍの図３で示す構成を有するコイン型電池を作製した。【０１１０】
＜コイン型電池の評価＞
得られたコイン型電池について、ＡＳＫＡ充放電装置（ＡＳＫＡ  ＣＨＡＲＧＥ  ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＣＤ−Ｍ０１Ａ，  ＡＳＫＡ  ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）と恒温槽（ＬＵ−１１３，ＥＳＰＥＣ  ＣＯＲＰ．，Ｊａｐａｎ）とを用いて、以下の評価を行った。【０１１１】
（コンディショニング）
上記コイン型電池を、恒温槽内で２５℃にて、充電レート０．２Ｃで４．２ＶまでＣＣ−ＣＶ充電してから放電レート０．２ＣでＣＣ放電する操作を４回繰り返した。【０１１２】
（初期の放電容量（０．２Ｃ））
コンディショニング後のコイン型電池を充電レート０．２ＣにてＳＯＣ（State of Chargeの略）１００％まで充電させた後、２５℃にて、放電レート０．２Ｃにて、初期の放電容量（０．２Ｃ）を測定した。
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の初期の放電容量（０．２Ｃ）を測定した。
比較例１０１におけるコイン型電池の初期の放電容量（０．２Ｃ）を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の初期の放電容量（０．２Ｃ）（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１１３】
（初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ））
放電レートを０．２Ｃから２Ｃに変更したこと以外は初期の放電容量（０．２Ｃ）と同様にして、初期の放電容量（２Ｃ）を測定した。
下記式に基づき、初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を求めた。
初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）＝（初期の放電容量（２Ｃ））／（初期の放電容量（０．２Ｃ））【０１１４】
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を求めた。
比較例１０１におけるコイン型電池の初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１１５】
（低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ））
上記コンディショニング後のコイン型電池に対し、低温サイクル試験を施した。
ここで、低温サイクル試験は、−１０℃にて、コイン型電池を充電レート０．２Ｃで充電させて放電レート０．５Ｃで放電させるサイクルを、５０サイクル行う操作とした。
低温サイクル試験後のコイン型電池を用い、初期の放電容量（０．２Ｃ）と同様の方法により、低温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ）を測定した。【０１１６】
放電レートを０．２Ｃから２Ｃに変更したこと以外は低温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ）と同様にして、低温サイクル後の放電容量（２Ｃ）を測定した。
下記式に基づき、低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を求めた。
低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）＝（低温サイクル後の放電容量（２Ｃ））／（低温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ））【０１１７】
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を求めた。
比較例１０１におけるコイン型電池の低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１１８】
（高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ））
上記コンディショニング後のコイン型電池に対し、高温サイクル試験を施した。
ここで、高温サイクル試験は、５５℃にて、コイン型電池を充電レート１Ｃで充電させて放電レート１Ｃで放電させるサイクルを、１５０サイクル行う操作とした。
高温サイクル試験後のコイン型電池を用い、初期の放電容量（０．２Ｃ）と同様の方法により、高温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ）を測定した。【０１１９】
放電レートを０．２Ｃから１Ｃに変更したこと以外は高温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ）と同様にして、高温サイクル後の放電容量（１Ｃ）を測定した。
下記式に基づき、高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）を求めた。
高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）＝（高温サイクル後の放電容量（１Ｃ））／（高温サイクル後の放電容量（０．２Ｃ））【０１２０】
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）を求めた。
比較例１０１におけるコイン型電池の高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１２１】
（初期の電池抵抗）
コンディショニング後のコイン型電池を用いて、以下の方法により、２５℃にて初期の電池抵抗を測定した。
まず、ＳＯＣ（State of Chargeの略）５０％から放電レート０．２ＣでＣＣ１０ｓ放電を行い、充電レート０．２ＣでＣＣ−ＣＶ１０ｓ充電を行った。
次に、放電レート１ＣでＣＣ１０ｓ放電を行い、充電レート１ＣでＣＣ−ＣＶ１０ｓ充電を行った。
次に、放電レート２ＣでＣＣ１０ｓ放電を行い、充電レート２ＣでＣＣ−ＣＶ１０ｓ充電を行った。
次に、放電レート５ＣでＣＣ１０ｓ放電を行い、充電レート５ＣでＣＣ−ＣＶ１０ｓ充電を行った。
なお、ＣＣ１０ｓ放電とは、定電流（Constant Current）にて１０秒間放電することを意味する。ＣＣ−ＣＶ１０ｓ充電とは、定電流定電圧（Constant Current - Constant Voltage）にて１０秒間充電することを意味する。
各充放電休止電流と各充放電休止電圧とから直流抵抗を求め、得られた直流抵抗を、コイン型電池の初期の電池抵抗とした。【０１２２】
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の初期の電池抵抗を求めた。
比較例１０１におけるコイン型電池の初期の電池抵抗を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の初期の電池抵抗（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１２３】
（低温サイクル後の電池抵抗）
−低温サイクル試験−
上記コンディショニング後のコイン型電池に対し、低温サイクル試験を実施した。
ここで、低温サイクル試験は、−１０℃にて、コイン型電池を充電レート０．２Ｃで充電させて放電レート０．５Ｃで放電させるサイクルを、５０サイクル行う操作とした。【０１２４】
−電池抵抗の測定−
低温サイクル試験後のコイン型電池を用い、初期の直流抵抗と同様の方法により、低温サイクル後の電池抵抗を測定した。
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の低温サイクル後の電池抵抗を測定した。
比較例１０１におけるコイン型電池の低温サイクル後の電池抵抗を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の低温サイクル後の電池抵抗（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１２５】
（高温サイクル後の電池抵抗）
−高温サイクル試験−
上記コンディショニング後のコイン型電池に対し、高温サイクル試験を実施した。
ここで、高温サイクル試験は、５５℃にて、コイン型電池を充電レート１Ｃで充電させて放電レート１Ｃで放電させるサイクルを、１５０サイクル行う操作とした。【０１２６】
−電池抵抗の測定−
高温サイクル試験後のコイン型電池を用い、初期の直流抵抗と同様の方法により、高温サイクル後の電池抵抗を測定した。
後述する比較例１０１についても同様にして、コイン型電池の高温サイクル後の電池抵抗を測定した。
比較例１０１におけるコイン型電池の高温サイクル後の電池抵抗を１００とした場合の相対値として、実施例１０１におけるコイン型電池の高温サイクル後の電池抵抗（相対値）を求めた。
結果を表１に示す。【０１２７】
〔実施例１０２、１０３、及び１０４〕
式（Ｉ−１）で表される化合物の添加量を、０．５質量％（実施例１０２）、１．０質量％（実施例１０３）、及び１．５質量％（実施例１０４）にそれぞれ変更したこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１２８】
〔実施例１０５〕
非水電解液の調製に用いた式（Ｉ−１）で表される化合物（添加量０．２質量％）を、上述した式（Ｉ−３）で表される化合物（添加量０．５質量％）に変更したこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１２９】
〔実施例１０６〕
式（Ｉ−３）で表される化合物の添加量を、１．０質量％に変更したこと以外は実施例１０５と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１３０】
〔比較例１０１〕
式（Ｉ−１）で表される化合物を添加しなかったこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１３１】
〔比較例１０２〕
非水電解液の調製に用いた式（Ｉ−１）で表される化合物（添加量０．２質量％）を、下記式（Ｃ１）で表される化合物（添加量０．５質量％）に変更したこと以外は実施例１０１と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１３２】
【化９】
2019049775.tif 000011
【０１３３】
〔比較例１０３〕
上記式（Ｃ１）で表される化合物の添加量を、１．０質量％に変更したこと以外は比較例１０２と同様の操作を行った。
結果を表１に示す。【０１３４】
【表１】
2019049775.tif 000012
【０１３５】
表１に示すように、実施例１０１〜１０６のコイン型電池は、比較例１０１〜１０３のコイン型電池と比較して、電池抵抗（詳細には、初期の電池抵抗、低温サイクル後の電池抵抗、及び高温サイクル後の電池抵抗）が低減されていた。
また、実施例１０１〜１０６のコイン型電池は、比較例１０１〜１０３のコイン型電池と比較して、電池の放電容量（詳細には、初期の放電容量、初期の放電容量維持率、低温サイクル後の放電容量維持率、及び高温サイクル後の放電容量維持率）にも優れていた。【０１３６】
〔実施例２０１〕
非水電解液に対し、更に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）（添加量１．０ｗｔ％）を含有させたこと以外は実施例１０１と同様にして、コイン型電池を作製した。
得られたコイン型電池について、実施例１０１と同様にして、初期の放電容量（０．２Ｃ）、初期の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）、低温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−２Ｃ）、高温サイクル後の放電容量維持率（０．２Ｃ−１Ｃ）、初期の電池抵抗、低温サイクル後の電池抵抗、及び高温サイクル後の電池抵抗を求めた。
後述する比較例２０１についても同様にして、コイン型電池の評価を行い、比較例２０１における結果を１００とした場合の相対値を求めた。
以下、非水電解液に含有される硫酸ホウ素リチウム化合物を「添加剤Ａ」とし、非水電解液に含有されるビニレンカーボネート（ＶＣ）を「添加剤Ｂ」とする。
結果を表２に示す。【０１３７】
〔実施例２０２及び２０３〕
式（Ｉ−１）で表される化合物の添加量を、０．５質量％（実施例２０２）、及び１．０質量％（実施例２０３）に変更したこと以外は実施例２０１と同様の操作を行った。
結果を表２に示す。【０１３８】
〔実施例２０４〕
非水電解液の調製に用いた式（Ｉ−１）で表される化合物（添加量０．２質量％）を、上述した式（Ｉ−３）で表される化合物（添加量０．５質量％）に変更したこと以外は実施例２０１と同様の操作を行った。
結果を表２に示す。【０１３９】
〔実施例２０５及び２０６〕
式（Ｉ−３）で表される化合物の添加量を、１．０質量％（実施例２０５）、及び１．５質量％（実施例２０６）に変更したこと以外は実施例２０４と同様の操作を行った。
結果を表２に示す。【０１４０】
〔比較例２０１〕
式（Ｉ−１）で表される化合物を添加しなかったこと以外は実施例２０１と同様の操作を行った。
結果を表２に示す。【０１４１】
【表２】
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【０１４２】
表２に示すように、実施例２０１〜２０６のコイン型電池は、比較例２０１のコイン型電池と比較して、電池抵抗（詳細には、初期の電池抵抗、低温サイクル後の電池抵抗、及び高温サイクル後の電池抵抗）が低減されていた。
また、実施例２０１〜２０６のコイン型電池は、比較例２０１コイン型電池と比較して、電池の放電容量（詳細には、初期の放電容量、初期の放電容量維持率、低温サイクル後の放電容量維持率、及び高温サイクル後の放電容量維持率）にも優れていた。【０１４３】
２０１７年９月５日に出願された日本国特許出願２０１７−１７０５４５及び２０１８年３月３０日に出願された日本国特許出願２０１８−０６８５６１の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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