(57)【要約】  バッテリーは、アルカリ金属を活性物質として有するアノードと、例えば二硫化鉄を活性物質として有するカソードと、スルホラン及び１，３−ジオキソランを含有する電解質と、を含む。
2009544138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に
（ａ）アルカリ金属を含むアノードと、
（ｂ）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、
（ｃ）１体積％〜３０体積％のスルホラン及び３５体積％〜９９体積％の１，３−ジオキソランを含む電解質と、を含むことを特徴とする、バッテリー。
【請求項２】
前記電解質が、炭酸エステル類を実質的に含まない、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項３】
前記電解質の粘度が０．２ｃｐｓ〜２．５ｃｐｓである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項４】
前記電解質の粘度が０．５ｃｐｓ〜１．５ｃｐｓである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項５】
前記電解質が、０．５重量％〜２０重量％の酢酸ビニルを更に含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項６】
前記アルカリ金属がリチウムである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項７】
前記リチウムがアルミニウムとの合金である、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項８】
前記カソード活性物質が二硫化鉄である、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項９】
前記スルホランが非置換スルホランである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１０】
ハウジングと、前記ハウジング内に
（ａ）アルカリ金属を含むアノードと、
（ｂ）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、
（ｃ）スルホラン及び粘度軽減モノマーを含む電解質と、を含むことを特徴とする、バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー類に関し、並びに構成成分類及び方法類にも関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー類又は電気化学電池類は、通常使用される電気エネルギー源である。バッテリーは、典型的にアノードと呼ばれる負電極と、典型的にカソードと呼ばれる正電極を含有している。アノードは、酸化され得る活性物質を含有し、カソードは、還元され得る活性物質を含有又は消費する。アノード活性物質は、カソード活性物質を還元することができる。
【０００３】
バッテリーを装置における電気エネルギー源として用いる場合、アノード及びカソードとの電気接点が形成され、電子が装置を貫流できるようにして、それぞれの酸化及び還元反応を生じさせることで電力が提供される。アノード及びカソードと接触している電解質は、電極間のセパレータを貫流するイオンを含有することで、放電中にバッテリー全体の荷電平衡を維持する。
【０００４】
ある種のバッテリーは、アノード活性物質としてのアルカリ金属と、カソード活性物質としての二硫化鉄を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、（１）アルカリ金属を包含するアノードと、（２）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、（３）スルホラン及び粘度軽減モノマーを含む電解質と、を含むことを特徴とする、バッテリー類に関する。遷移金属ポリスルフィドの前記式中、Ｍ１及びＭ２は、同一又は異なる遷移金属であり得る。Ｍ１及びＭ２が同一の遷移金属である場合、ｂはゼロである。バッテリーは、一般に、良好な安全特性、制限されたガス放出、及び良好な高い電流放電特性を有する。電解質は、好ましくは、１体積％〜３０体積％のスルホラン及び３５体積％〜９９体積％の１，３−ジオキソランを含む。
【０００６】
好ましくは、電解質は、カーボネート溶媒類を実質的に含まない。実質的に含まないとは、電解質がカーボネート溶媒類を０．５重量％未満含むことを意味する。
【０００７】
バッテリーの実施形態は、次の特徴のうち１つ以上含むことか可能である。電解質は、２体積％〜２５体積％のスルホラン及び少なくとも７０体積％の１，３−ジオキソランを含む。電解質は、スルホラン及び１，３−ジオキソラン以外の溶媒を１０体積％未満（例えば、５体積％未満、２体積％未満、又は１体積％未満）含む。電解質の粘度は、０．０００２Ｐａ・ｓ〜０．００２５Ｐａ・ｓ（０．２ｃｐｓ〜２．５ｃｐｓ）である。電解質はまた、酢酸ビニルも含む（例えば、０．５体積％〜２０体積％の酢酸ビニル）。アルカリ金属はリチウムであり、純粋なリチウム金属、又はアルミニウムなどの別の金属とのリチウム金属合金のどちらかであり得る。電解質は、リチウム塩、例えば、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及び／又はヨウ化リチウムを含む。
【０００８】
別の態様では、本発明は、（１）アルカリ金属を含むアノードと、（２）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類、例えば、二硫化鉄からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、（３）スルホラン及び粘度軽減モノマーを含む電解質と、好ましくは酢酸ビニルを含む電解質と、を含むバッテリーに関する。
【０００９】
本発明の他の態様は、前記バッテリー類の使用方法及び製造方法に関する。
【００１０】
「スルホラン」は、本明細書で使用するとき、スルホラン分子のみならず、メチルスルホラン、エチルスルホラン及びジメチルスルホランをも含む。
【００１１】
他の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」、「図面」、及び「特許請求の範囲」から明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】非水性電気化学電池の一実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照すると、一次電気化学電池１０は、負のリード１４と電気接触しているアノード１２と、正のリード１８と電気接触しているカソード１６と、セパレータ２０と、電解質とを含む。アノード１２、カソード１６、セパレータ２０、及び電解質は、ケース２２内に収められている。電解質は、溶媒類としてのスルホラン及び１，３−ジオキソランと、溶媒系に少なくとも部分的に溶解したリチウム塩とを含む。電気化学電池１０は、キャップ２４及び環状絶縁ガスケット２６、並びに安全弁２８を更に含む。
【００１４】
カソード１６は、カソード集電体、及び前記カソード集電体の少なくとも片面にコーティングされたカソード材料を含む。カソード材料は、カソード活性物質（類）を含み、更には１つ以上の導電性材料（導電性助剤類、電荷制御剤類）及び／又は１つ以上の結合剤類を含むこともできる。
【００１５】
カソード活性物質は、式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）であるを有する）１つ以上の遷移金属ポリスルフィドを含むことができる。一部の実施形態では、ｎは２である。別の実施形態では、ｎは２．５又は３．０を超える。遷移金属類の例としては、コバルト、銅、ニッケル、及び鉄が挙げられる。遷移金属ポリスルフィド類の例としては、ＦｅＳ２、ＣｏＳ２、ＮｉＳ２、ＭｏＳ２、Ｃｏ２Ｓ９、Ｃｏ２Ｓ７、Ｎｉ２Ｓ７、及びＦｅ２Ｓ７、Ｍｏ２Ｓ３、及びＮｉＣｏＳ７が挙げられる。遷移金属ポリスルフィド類は、例えば、ボーデン（Bowden）らの米国特許第４，４８１，２６７号及びボーデンらの米国特許第４，８９１，２８３号に更に記載されている。カソード材料は、例えば、少なくとも約８５重量％及び／又は約９２重量％までのカソード活性物質を含む。
【００１６】
導電性材料類は、電気化学電池１０内のカソード１６の電子伝導率を増強することができる。導電性材料の例としては、導電性助剤類及び荷電制御剤類が挙げられる。導電性材料の具体例としては、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、アセチレンブラック、及びグラファイトが挙げられる。カソード材料は、例えば、少なくとも約３重量％及び約８重量％までの１つ以上の導電性材料を含む。
【００１７】
結合剤類は、カソード材料の均一性を維持するのに役立つことができ、カソードの安定性を向上できる。結合剤類の例としては、直鎖ジ−及びトリ−ブロックコポリマーが挙げられる。結合剤類の追加の例としては、メラミン樹脂で架橋した線形トリブロックポリマー類、エチレン−プロピレンコポリマー類、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー類、トリ−ブロックフッ素化熱可塑性樹脂類、フッ素化ポリマー類、水素化ニトリルゴム、フルオロ−エチレン−ビニルエーテルコポリマー類、熱可塑性ポリウレタン類、熱可塑性オレフィン類、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー類、及びポリフッ化ビニリデンホモポリマー類が挙げられる。カソード材料には、例えば、少なくとも約１重量％及び／又は約５重量％までの１つ以上の結合剤類を含む。
【００１８】
カソード集電体は、例えば、１つ以上の金属類及び／又は金属合金類から形成することができる。金属類の例としては、チタン、ニッケル、及びアルミニウムが挙げられる。金属合金類の例としては、アルミニウム合金類（例えば、１Ｎ３０、１２３０）、及びステンレス鋼が挙げられる。前記集電体は、一般に、箔又はグリッドの形態であることができる。箔の厚さは、例えば、約３５ミクロンまで及び／又は少なくとも約２０ミクロンであり得る。
【００１９】
カソード１６は、先ず、１つ以上のカソード活性物質類と導電性材料類と結合剤類とを、１つ以上の溶媒類と混ぜ合わせてスラリーを形成し（例えば、二重遊星ミキサーを用いて、カソード活性物質類、導電性材料類、及び／又は結合剤類を溶媒に分散し）、その後、スラリーを集電体にコーティングすることによって、例えば延伸ダイコーティング又はロールコーティングによって形成することができる。コーティングされた集電体を、次いで、乾燥してカレンダ処理することで、所望の厚さ及び多孔性が提供される。
【００２０】
アノード１２には、１つ以上のアルカリ金属類（例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム）がアノード活性物質として含まれる。アルカリ金属は、純粋な金属であっても、又はその金属の合金であってもよい。リチウムは好ましい金属であり、リチウムは、例えば、アルカリ土類金属又はアルミニウムとの合金であり得る。リチウム合金は、例えば、少なくとも約５０ｐｐｍ及び約５０００ｐｐｍまで（例えば、少なくとも約５００ｐｐｍ及び２０００ｐｐｍまで）のアルミニウム又は他の合金を含有していてよい。リチウム又はリチウム合金は、バッテリーに箔の形態で組み込むことができる。
【００２１】
別法として、アノード１２は、リチウム挿入化合物類などの特定の材料（a particulate material）、例えば、ＬｉＣ６、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＴｉＳ２をアノード活性物質として含むことができる。これらの実施形態では、アノード１２には１つ以上の結合剤類が含まれる。結合剤類の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエンゴム類、及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が挙げられる。アノード組成物は、例えば、少なくとも約２重量％及び約５重量％までの結合剤を含む。アノードを形成するために、アノード活性物質と１つ以上の結合剤類とを混合してペーストを形成することができ、前記ペーストを基材に適用することができる。乾燥後、基材は、所望により、アノードをハウジングに組み込む前に除去することができる。
【００２２】
アノード材料には、例えば、少なくとも約９０重量％及び約１００重量％までのアノード活性物質が含まれる。
【００２３】
電解質は、好ましくは液状である。電解質の粘度は、例えば、少なくとも約０．０００２Ｐａ・ｓ（約０．２ｃｐｓ）（例えば、少なくとも約０．０００５Ｐａ・ｓ（約０．５ｃｐｓ））及び約０．００２５Ｐａ・ｓ（約２．５ｃｐｓ）まで（例えば、約０．００２Ｐａ・ｓ（約２ｃｐｓ）まで、又は約０．００１５Ｐａ・ｓ（約１．５ｃｐｓ）まで）である。本明細書で使用するとき、粘度は、動粘性率として、ウベローデ（Ubbelohde）目盛り付き粘度計管（キャノン・インスツルメント・カンパニー（Cannon Instrument Company）；モデルＣ５５８）を用いて２２℃で測定される。
【００２４】
電解質には、スルホラン及び１，２−ジメトキシエタンが溶媒として含まれる。電解質は、所望により、他の溶媒類、例えば、テトラヒドロフラン及び／又はジメトキシエタンを同様に含むことができる。電解質には、例えば、少なくとも約１体積％（例えば、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、又は少なくとも約１５体積％）の、及び／又は例えば、約３０体積％まで（例えば、約２５体積％まで、又は約２０体積％まで）のスルホランが含まれる。電解質には、例えば、少なくとも約３５体積％（例えば、少なくとも約５０体積％、少なくとも約７５体積％、又は少なくとも約８０体積％）の、及び／又は約９９体積％まで（例えば、約９５体積％まで、約９０体積％まで、又は約８５体積％まで）の１，３−ジオキソランが含まれる。一般に、十分な１，３−ジオキソランが含まれると、電解質の粘度が所望の目標値まで低下する。
【００２５】
電解質は、酢酸ビニル、及び／又は他の粘度軽減モノマー類、あるいは他の構成成分を更に含むことが可能である。電解質には、例えば、少なくとも約０．５体積％（例えば、少なくとも約２．５体積％、又は少なくとも約５体積％）の、及び／又は約３０体積％まで（例えば、約２０体積％まで、約１５体積％まで、又は約１０体積％まで）の酢酸ビニル及び／又は他の粘度低下モノマー類が含まれる。
【００２６】
電解質は、１つ以上の塩類を含むことが可能である。好ましいリチウム塩類としては、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＴＦＳ）、及びヨウ化リチウム（ＬｉＩ）が挙げられる。リチウム塩類の他の例としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、ビス（オキサラトエ）ホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）、及びリチウムビス（ペルフルオロエチル）スルホンイミド（ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２）が挙げられる。他の塩類の例は、スズキ（Suzuki）らの米国特許第５，５９５，８４１号及びトタイア（Totir）らの米国特許出願公開２００５／０２０２３２０  Ａ１に記載されている。電解質には、例えば、少なくとも約０．１Ｍ（例えば、少なくとも約０．５Ｍ、又は少なくとも約０．７Ｍ）の、及び／又は約２Ｍまで（例えば約１．５Ｍまで、又は約１．０Ｍまで）のリチウム塩類が含まれる。
【００２７】
電解質は、他の追加の塩類、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）及び硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）などの腐食防止剤類を含んでもよい。電解質はまた、ピリジン、例えば約０．０５重量％〜１重量％のピリジンを含むことが可能である。
【００２８】
正のリード１８は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタン、又は鋼を包含することができる。正のリード１８は、環状の形とすることができ、円筒型電池の円筒部と同軸に配置することができる。前記正のリード１８はまたカソード１６の方向に、集電体を固定することができる放射状に配置された突起類を包含することも可能である。突起は、丸形（例えば、円形若しくは楕円形）、矩形、三角形、又は他の形状とすることができる。前記正のリード１８は、様々な形状を有する延長部を含むことができる。正のリード１８と電流コレクタとは、電気的に接続されている。前記正のリード１８と集電体との間の電気的接触は、機械的接触によって達成することができる。いくつかの実施形態では、正のリード１８と集電体を合わせて溶接することができる。
【００２９】
セパレータ２０は、電気化学電池で使用されるいずれの標準的なセパレータ材料からも形成することができる。例えば、セパレータ２０は、ポリプロピレン（例えば、不繊ポリプロピレン、微孔性ポリプロピレン）、ポリエチレン、及び／又はポリスルホンから形成することができる。セパレータ類は、例えば、ブラシ（Blasi）らの米国特許第５，１７６，９６８号に記載されている。セパレータはまた、例えば、多孔質の絶縁ポリマー複合層（例えば、ポリスチレンゴム及び超微粒子状シリカ）であってもよい。
【００３０】
ケース２２は、例えば、１つ以上の金属類（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケルめっき鋼、ステンレス鋼）及び／又はプラスチック類（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ＡＢＳ、又はポリアミド）から作製することができる。
【００３１】
キャップ２４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、又は鋼で作製することができる。
【００３２】
図１の電気化学電池１０は一次電池であるが、一部の実施形態では、二次電池が、前述のカソード活性物質を含むカソードを有することができる。一次電気化学電池類は、１回だけ（例えば、消耗するまで）放電され、その後廃棄されることを意図する。一次電池類は、再充電させることは意図しない。一次電池類については、例えば、デヴィッド・リンデン（David Linden）のバッテリー・ハンドブック（Handbook of Batteries）（マグローヒル（McGraw-Hill）、第２版、１９９５年）に記載されている。二次電気化学電池類は、何回も（例えば、５０回を超えて、１００回を超えて、又はそれ以上）再充電することができる。場合によっては、二次電池類には、比較的頑丈なセパレータ、例えば、多くの層を有するセパレータ及び／又は比較的厚いセパレータを含むことができる。二次電池類はまた、電池の中で生じ得る膨張などの変化に適応するように設計することもできる。二次電池類は、例えば、フォーク（Falk）及びサルキンド（Salkind）の「アルカリ蓄電池類（Alkaline Storage Batteries）」、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社（John Wiley & Sons, Inc.）、１９６９年、及びデバーロイ（DeVirloy）らの米国特許第３４５，１２４号に記載されている。
【００３３】
セルを組み立てるには、セパレータ２０を、アノード１２及びカソード１６と同じ大きさの断片に切断して、それらの間に配置することができるアノード１２、カソード１６及びセパレータ２０を次にケース２２に入れて、その後、電解質溶液を満たして密封する。ケース２２の一方の末端部は、キャップ２４及び環状の絶縁ガスケット２６で閉鎖され、それらによって気密性かつ液体密封性のシールが提供され得る。正のリード１８によって、カソード１６をキャップ２４に接続する。安全弁２８は、キャップ２４の内側に配置され、電気化学電池１０内の圧力がある予め定められた値を超えた場合に、前記圧力を下げるように構成されている。電気化学電池の組み立て方法については、例えば、モーゼス（Moses）らの米国特許第４，２７９，９７２号、モーゼスらの米国特許第４，４０１，７３５号、及びカーニー（Kearney）らの米国特許第４，５２６，８４６号に記載されている。
【００３４】
電気化学電池の他の構成もまた使用することができ、例えば、ボタン型又はコイン型電池の構成、プリズム電池の構成、剛性の薄層状電池の構成、及び可撓性を有するパウチ型、エンベロープ型、又はバッグ型の電池の構成が挙げられる。更に、電気化学電池は、あらゆる多数の異なる電圧（例えば、１．５Ｖ、３．０Ｖ、４．０Ｖ）を有することができる。他の構成を有する電気化学電池類は、例えば、ベルコヴィッツ（Berkowitz）らの米国特許出願第１０／６７５，５１２号、米国特許出願公開２００５／０１１２４６７  Ａ１、及びトタイア（Totir）らの米国特許出願公開２００５／０２０２３２０  Ａ１に記載されている。
【００３５】
次の実施例は、例示を意図するものであって、制限することを意図するものではない。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
電解質は、アルドリッチ（Aldrich）の試薬級の非置換スルホラン（１００ｃｃ）及びフェロー社（Ferro Corp.）製のジオキソラン（４００ｃｃ）とピリジン（アルドリッチ）０．５グラムとから作製された原液を使用することによって調製した。原液に用いたスルホランは、例えば固体ＫＭｎＯ４で一晩前処理して不純物を酸化し、処理後、スルホランを真空蒸留して不純物、カリウム、及びマンガンを除去することで、無色透明のスルホランが提供される。
【００３７】
アルゴンを充填したグローブ・ボックス内で、原液約３００ｃｃを５００ｍＬメスフラスコに入れた。このフラスコに、ＬｉＴＦＳＩ（３Ｍ）１１４．８グラムを攪拌しながら少しずつ加えた。その後、残りの原液を加えた。
【００３８】
（実施例２）
実施例２の調製法は、ＬｉＴＦＳＩ  ７１．７５グラム及び無水ＬｉＩ（エイサー（Aesar））３３．５グラムをリチウム塩類として使用したこと以外は、実施例１の調製法と同じであった。
【００３９】
（実施例３）
電解質は、非置換スルホラン（実施例１と同様にして精製したもの）（５０ｃｃ）及びフェロー社（Ferro Corp.）製のジオキソラン（４５０ｃｃ）とピリジン（アルドリッチ）０．５グラムとから作製された原液を使用することによって調製した。アルゴンを充填したグローブ・ボックス内で、原液約３００ｃｃを５００ｍＬメスフラスコに入れた。このフラスコに、ＬｉＴＦＳＩ（３Ｍ）１１４．８グラムを攪拌しながら少しずつ加えた。その後、残りの原液を加えた。
【００４０】
（実施例４）
実施例４調製法は、ＬｉＴＦＳＩ  ７１．７５グラムを使用し、無水ＬｉＩ（エイサー（Aesar））３３．５グラムをリチウム塩類として使用したこと以外は、実施例３の調製法と同じであった。
【００４１】
（実施例５）
電解質は、スルホラン（実施例１と同様にして精製したもの）（２５ｃｃ）及びフェロー社（Ferro Corp.）製のジオキソラン（４７５ｃｃ）とピリジン（アルドリッチ）０．５グラムとから作製された原液を使用することによって調製した。アルゴンを充填したグローブ・ボックス内で、原液約３００ｃｃを５００ｍＬメスフラスコに入れた。このフラスコに、ＬｉＴＦＳＩ  ７１．７５グラム及び無水ＬｉＩ（エイサー（Aesar））３３．５グラムを加えた。その後、残りの原液を加えた。
【００４２】
（実施例６）
電解質は、非置換スルホラン（実施例１と同様にして精製したもの）（１００ｃｃ）及びフェロー社（Ferro Corp.）製のジオキソラン（３７５ｃｃ）とピリジン（アルドリッチ（Aldrich））０．５グラム及び酢酸ビニル（アルドリッチ）２５ｃｃとから作製された原液を使用することによって調製した。アルゴンを充填したグローブ・ボックス内で、原液約３００ｃｃを５００ｍＬメスフラスコに入れた。このフラスコに、ＬｉＴＦＳＩ  ７１．７５グラム及び無水ＬｉＩ（エイサー（Aesar））３３．５グラムを加えた。その後、残りの原液を加えた。
【００４３】
（実施例７）
厚さ０．１５２ｍｍ、幅３９ｍｍ、及び長さ約３１０ｍｍで、およその重量が１．０グラムのリチウム箔アノード（ＦＭＣ社リスコ事業部（FMC Corp Lithco Div.）から入手可能）と、少量の炭素（１％スーパーＰ  ＭＭＭ炭素（Super P MMM Carbon））と共にアルミ箔（オールホイルズ（Allfoils））に接着した超微粒子状ＦｅＳ２（ケメトール（Chemetall））８９．２％と、グラファイト（ＫＳ−６ティミカル・グラファイト（KS-6 Timcal Graphite））７％と、ポリスチレン結合剤（クラトン（Kraton））３％、とからなるカソードを用いて、典型的な重量約６．７グラム及び厚さ０．１８５ｍｍを有する巻線形の単三形電池を調製した。セパレータは、セルガード（Celgard）２５００（ヘキスト−セラニーズ（Hoechst-Celanese））であった。
【００４４】
実施例１〜６の電解質を単三電池類に組み込んだ。１．９〜２．２グラムの電解質を各電池に入れた。次に、電池類を圧着加工し、予備放電を行って、開放回路電圧と負荷電圧を求めた。
【００４５】
次に、１５００ｍＷのドレインを２秒間加えた後、６５０ｍＷを２８秒間加えることからなる、デジタルカメラ加速試験において電池を放電し、この手順を、電池が作動しなくなるまで繰り返した。性能を、１５００ｍＷ負荷電圧が１．０５Ｖに達するまでのパルス数で評価した。結果を表１に示す。
【表１】
2009544138.tif 000003
【００４６】
実施例１及び３〜６の電解質を有する単三電池類を、オーブン内で６０℃において２０日間貯蔵することによって、人工的に熟成させた。その後、電池をオーブンから取り出して、一晩で室温まで冷却させて、デジタルカメラ加速試験で再度試験した。その結果を以下に示す。
【表２】
2009544138.tif 000004
【００４７】
（実施例８〜１２）
追加の電解質類を、先と同様にして、２０ｖ／ｏ非置換スルホラン及び８０ｖ／ｏジオキソラン混合物と共にピリジン０．１５重量％を用いて、表３に記載される通りに調製した。
【表３】
2009544138.tif 000005
【００４８】
（実施例１３）
上述のようにして、単三電池類を調製し、実施例８〜１２の電解質１．８〜２．２グラムを充填して、デジタルカメラ加速試験を用いて放電した。結果を表４に示す。
【表４】
2009544138.tif 000006
【００４９】
実施例８〜１２の電解質を充填した追加の単三電池類を調製して、オーブン内で６０℃において２０日間貯蔵し、冷却した後、上述のデジタルカメラ加速試験で放電した。結果を表５に示す。
【表５】
2009544138.tif 000007
【００５０】
新品のときと加速エージング後の両方の放電結果より、前記電解質類を有するＬｉ／ＦｅＳ２電池類は、デジタルカメラの駆動において効率が良いことが分かる。
【００５１】
他の実施形態
特定の実施形態を説明してきたが、他の実施形態も利用可能である。例えば、先に記載した実施形態は、酢酸ビニル、スルホラン、及び１，３−ジオキソランを含む電解質を利用している。他の実施形態類は、１，３−ジオキソランを含まないか、又は１，３−ジオキソランを、スルホランとスルホランの粘度を低下させるモノマーとを含む以外に、例えば、約７０体積％未満（例えば、約６０体積％未満、約５０体積％未満、約４０体積％未満、又は約３０体積％未満）で含む。スルホランとモノマーの量は、例えば、先に述べたものであることができる。前記電解質は、例えば、前述の構成成分類又は成分類のうちいずれかを含むバッテリー類において利用することができる。
【００５２】
特許出願、刊行物類、特許などの、本明細書で言及した全ての参考文献を、それらの全体を参照として組み込む。
【００５３】
他の実施形態類も「特許請求の範囲」の範疇にある。
【図１】
2009544138.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月26日(2009.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に
（ａ）アルカリ金属を含むアノードと、
（ｂ）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、
（ｃ）１体積％〜３０体積％のスルホラン及び３５体積％〜９９体積％の１，３−ジオキソランを含む電解質と、を含み、
前記電解質が、１，２−ジメトキシエタン、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、ヨウ化アルミニウム、又はアルミニウムトリ（ｓｅｃ−ブトキシド）を含まない、バッテリー。
【請求項２】
前記電解質が、５体積％〜２０体積％のスルホラン及び少なくとも７５体積％の１，３−ジオキソランを含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項３】
前記電解質が、２５体積％未満のスルホランを含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項４】
前記電解質が、炭酸エステル類を実質的に含まない、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項５】
前記電解質が、スルホラン及び１，３−ジオキソラン以外の溶媒を１０体積％未満含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項６】
前記電解質が、スルホラン及び１，３−ジオキソラン以外の溶媒を２体積％未満含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項７】
前記電解質の粘度が０．２ｃｐｓ〜２．５ｃｐｓである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項８】
前記電解質の粘度が０．５ｃｐｓ〜１．５ｃｐｓである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項９】
前記電解質が酢酸ビニルを更に含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１０】
前記電解質が、０．５重量％〜２０重量％の酢酸ビニルを含む、請求項９に記載のバッテリー。
【請求項１１】
前記電解質が、１０体積％未満の酢酸ビニルを含む、請求項１０に記載のバッテリー。
【請求項１２】
前記アルカリ金属がリチウムである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１３】
前記リチウムがアルミニウムとの合金である、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１４】
前記リチウム金属が、他の金属との合金ではない、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１５】
前記カソード活性物質が二硫化鉄である、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１６】
前記アルカリ金属がリチウムであり、前記カソード活性物質が二硫化鉄であり、及び前記電解質が、５体積％〜２０体積％のスルホラン及び少なくとも７０体積％の１，３−ジオキソランを含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１７】
前記スルホランが非置換スルホランである、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１８】
前記電解質が、リチウム塩を更に含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１９】
前記電解質が、ヨウ化リチウムを更に含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２０】
前記スルホランが非置換スルホランであり、前記電解質が、１５体積％〜２５体積％の非置換スルホラン及び７５体積％〜８５体積％の１，３−ジオキソランを含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２１】
ピリジンを更に含む、請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２２】
約０．１重量Ｍのピリジンを含む、請求項２１に記載のバッテリー。
【請求項２３】
ハウジングと、前記ハウジング内に
（ａ）アルカリ金属を含むアノードと、
（ｂ）式Ｍ１ａＭ２ｂＳｎ（式中、Ｍ１及びＭ２は遷移金属であり、ａ＋ｂは少なくとも１であり、かつｎは少なくとも２×（ａ＋ｂ）である）を有する遷移金属ポリスルフィド類からなる群から選択されるカソード活性物質を含むカソードと、
（ｃ）スルホラン及び粘度軽減モノマーを含む電解質と、を含み、
前記電解質が、１，２−ジメトキシエタン、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、ヨウ化アルミニウム、又はアルミニウムトリ（ｓｅｃ−ブトキシド）を含まない、バッテリー。
【請求項２４】
前記モノマーが酢酸ビニルである、請求項２３に記載のバッテリー。
【請求項２５】
前記カソード活性物質が二硫化鉄である、請求項２３に記載のバッテリー。
【国際調査報告】
2009544138.tif 000009
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