(57)【要約】      （修正有）【課題】電解質中の水分に対してアノードを保護するための改良されたリチウムイオン電池の製造方法を提供する。【解決手段】保護されたアノード２０５を形成する方法は、ＳＥＩ形成電解質２２０を有する第１のセル内でリチウム電極２００に対して複数の充放電サイクルを実施することによってリチウム電極２００上にＳＥＩ２０６を形成して、保護されたアノード２０５を形成することを備える。ＳＥＩ形成電解質２２０は、８つの有機カチオンのうちの少なくとも１つを有するイオン液体を含む。【選択図】図１
2018200873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め形成された固体電解質界面（ＳＥＩ）を有する保護されたアノードを有するリチウムイオン電池の製造方法であって、
ＳＥＩ形成電解質を有する第１のセル内でリチウム電極に対して複数の充放電サイクルを実施することによって前記リチウム電極上にＳＥＩを形成して、保護されたアノードを形成することを備え、前記ＳＥＩ形成電解質は、
リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）と、
イオン液体とを含み、前記イオン液体は、
１−メチル−１−プロピルピロリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−アンモニウム、１，１−メチルプロピルピペリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−ピロリジニウム、トリメチルイソプロピルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機カチオンと、
（フルオロスルホニル）イミドアニオン（ＦＳＩ）とを含み、前記方法はさらに、
湿式Ｌｉイオンボルタ電池を組み立てることを備え、前記湿式Ｌｉイオンボルタ電池は、
前記保護されたアノードと、
前記保護されたアノードと接触する湿式電解質とを含み、前記湿式電解質は、少なくとも５０ｐｐｍの水分を含む、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２】
ＬｉＦＳＩは、前記イオン液体に対して、少なくとも１：１のモル比で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＬｉＦＳＩは前記イオン液体中においてその飽和点で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記湿式Ｌｉイオンボルタ電池を組み立てる前に、前記ＳＥＩ形成電解質が可溶性である溶媒で前記保護されたアノードを洗浄することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＳＥＩ形成電解質は５０ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記湿式電解質は、少なくとも１００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記湿式電解質は、少なくとも５００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記湿式電解質は、少なくとも１０００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記湿式電解質は、少なくとも４０００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記湿式電解質は、少なくとも１６０００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
Ｌｉイオン電池用の保護されたアノードを作製する方法であって、
固体電解質界面（ＳＥＩ）形成電解質を有するセル内でリチウム電極に対して複数の充放電サイクルを実施することによって前記リチウム電極上にＳＥＩを形成して、前記保護されたアノードを形成することを備え、前記ＳＥＩ形成電解質は、
リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）と、
イオン液体とを含み、前記イオン液体は、
１−メチル−１−プロピルピロリジニウム（Ｐｙｒ１３）、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアンモニウム（Ｎ１２２３）、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−アンモニウム（ＤＥＭＥ）、１，１−メチルプロピルピペリジニウム（Ｐｉｐ１３）、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−ピロリジニウム（Ｐｙｒ１２Ｏ１）、トリメチルイソプロピルホスホニウム（Ｐ１１１ｉ４）、メチルトリエチルホスホニウム（Ｐ１２２２）、メチルトリブチルホスホニウム（Ｐ１４４４）、およびそれらの混合物からなる群から選択されるカチオンと、
ＦＳＩアニオンとを含む、Ｌｉイオン電池用の保護されたアノードを作製する方法。
【請求項１２】
前記カチオンはＰｙｒ１３を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カチオンはＮ１２２３を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記カチオンはＤＥＭＥを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記カチオンはＰｉｐ１３を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記カチオンはＰ１１１ｉ４を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記カチオンはＰｙｒ１２Ｏ１を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記カチオンはＰ１２２２を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記カチオンはＰ１４４４を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
ＬｉＦＳＩは前記イオン液体中においてその飽和点で存在する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、再充電可能な電池のための電極に関し、より詳細には、固体電解質界面が予め形成された電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
本明細書で提供される背景説明は、本開示の文脈を一般的に提示することを目的とするものである。ここに名を挙げられた発明者の研究は、この背景セクションに記載され得る範囲で、他の態様では出願時に先行技術として認められない記述の態様とならんで、明示的にも黙示的にも、本技術に対する先行技術として認められない。
【０００３】
水はリチウム金属と自然に反応し、水性リチウム電池技術の難しさを示す。さらに、Ｌｉ電池用の一般的な有機電解質は、水分の存在下では良好に機能しないことが知られている。特に、これらの電解質中の水分はセル障害を引き起こす。
【０００４】
電池は、固体電極と液体電解質との接触点に固体電解質界面（ＳＥＩ）を形成することが一般的に知られている。これらのＳＥＩはしばしば電極と電解質成分との組み合わせであり、場合によっては前記電解質の分解生成物を含む。ＳＥＩは時には電極を不動態化して導電率を低下させる。しかし、他の時には、ＳＥＩは保護層を提供し、腐食または他の望ましくない副反応から電極を安定化させもする。電解質中の水分の存在下でリチウムアノードの安定したサイクルを可能にするＳＥＩは現在知られていない。
【０００５】
したがって、電解質中の水分に対してリチウムアノードを保護するための改良された方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このセクションは、開示の概要を提供するものであり、その全範囲またはその特徴のすべての包括的な開示ではない。
【０００７】
さまざまな態様において、本教示は、予め形成された固体電解質界面（ＳＥＩ）を有する保護されたアノードを有するリチウムイオン電池の製造方法を提供する。本方法は、ＳＥＩ形成電解質を有する第１のセル内でリチウム電極に対して複数の充放電サイクルを実施することによってリチウム電極上にＳＥＩを形成して、保護されたアノードを形成するステップを備える。ＳＥＩ形成電解質は、ＦＳＩアニオンと、カチオンとを含み、該カチオンは、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−アンモニウム、１，１−エチルプロピルピペリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−ピロリジニウム、トリメチルイソプロピルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される。本方法はさらに、湿式Ｌｉイオンボルタ電池を組み立てるステップを備える。湿式Ｌｉイオン電池は、保護されたアノードと、保護されたアノードと接触する湿式電解質とを含む。湿式電解質は、少なくとも５０ｐｐｍの水分を含む。
【０００８】
他の態様では、本教示は、予め形成された固体電解質界面を有する保護されたアノードを形成する方法を提供する。本方法は、ＳＥＩ形成電解質を有する第１のセル内でリチウム電極に対して複数の充放電サイクルを実施することによってリチウム電極上にＳＥＩを形成して、保護されたアノードを形成するステップを備える。ＳＥＩ形成電解質は、ＦＳＩアニオンと、カチオンとを含み、該カチオンは、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−アンモニウム、１，１−エチルプロピルピペリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−ピロリジニウム、トリメチルイソプロピルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【０００９】
上記結合技術を改善する適用可能性の更なる範囲およびさまざまな方法は、本明細書に記載された説明から明らかになるであろう。この概要における記載および具体例は、説明のためだけに意図されており、本開示の範囲を限定するものではない。
【００１０】
本教示は、詳細な説明および添付図面からよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】Ｌｉイオンセルを形成する方法の概略図であり、保護されたアノードを形成するために使用される第１のセルおよび保護されたアノードを含む湿式Ｌｉイオンセルの概略図を含む図である。
【図２Ａ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｂ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｃ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｄ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｅ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｆ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｇ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図２Ｈ】図１の第１のセルで使用されるＳＥＩ形成電解質に使用するのに適した有機カチオンの線図である。
【図３Ａ】湿式または乾式ＳＥＩ形成電解質のいずれかを用いる、２つの電極に対する、図１の方法におけるＳＥＩ形成ステップ中のセル電圧対時間のプロットを示す図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＳＥＩ形成ステップによって形成された保護されたアノードに対するナイキストインピーダンスのプロットを示す図である。
【図３Ｃ】図３ＡのＳＥＩ形成ステップによって形成された保護されたアノードに対するナイキストインピーダンスのプロットを示す図である。
【図４Ａ】本教示に従って作製された３つの湿式Ｌｉイオンボルタ電池についての試験データを示す図である。
【図４Ｂ】本教示に従って作製された３つの湿式Ｌｉイオンボルタ電池についての試験データを示す図である。
【図４Ｃ】本教示に従って作製された３つの湿式Ｌｉイオンボルタ電池についての試験データを示す図である。
【図５】７つの異なる湿式Ｌｉイオンボルタ電池を有するセルの５０番目のサイクルを示す図である。
【図６Ａ】ＤＥＭＥ−ＦＳＩおよびＤＥＭＥ−ＴＦＳＩイオン液体をそれぞれ有するＳＥＩ形成電解質中で行われるＳＥＩ形成ステップのボルタモグラムの図である。
【図６Ｂ】ＤＥＭＥ−ＦＳＩおよびＤＥＭＥ−ＴＦＳＩイオン液体をそれぞれ有するＳＥＩ形成電解質中で行われるＳＥＩ形成ステップのボルタモグラムの図である。
【図６Ｃ】図６Ａに対応する湿式リチウムイオンボルタ電池のサイクルデータのプロットである。
【図６Ｄ】図６Ｂに対応する湿式リチウムイオンボルタ電池のサイクルデータのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書に記載される図面は、特定の態様の説明のために、本技術のもののうちの方法、アルゴリズム、および装置の一般的な特性を例示することを意図していることに留意されたい。これらの図は、所与の態様の特性を正確に反映するものではない場合があり、必ずしもこの技術の範囲内で特定の実施形態を定義または限定することを意図するものではない。さらに、特定の態様は、図の組み合わせからの特徴を組み込むことができる。
【００１３】
詳細な記載
本教示は、Ｌｉイオンセルのアノード上に固体電解質界面（ＳＥＩ）を形成し、形成されたＳＥＩを有するアノードを第２のＬｉイオンセルに移植するための方法を提供する。このように移植されたアノードは、５０ｐｐｍを超える水分を有する電解質と接触したとき、電気化学的に安定であることができる。
【００１４】
ＳＥＩを形成する方法は、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）塩およびイオン液体を含む電解質に対してアノードをサイクルさせることを含む。イオン液体は、ＦＳＩアニオンと、開示された８つの有機カチオンのうちの少なくとも１つとを含む。以下の結果に示されるように、これは、含水電解質を有する第２のＬｉイオン電池にアノードが移植されたときに、アノードを保護する。
【００１５】
図１は、含水電解質を有するＬｉイオンボルタ電池を製造するための方法１００の概略図である。方法１００は、ＳＥＩ形成電解質２２０を有する第１のセル２１０内のリチウム電極２００に対して複数の充放電サイクルを実行することによってＳＥＩを形成するステップ１１０を含む。ＳＥＩ形成ステップ１１０は、リチウム電極２００を、保護されたリチウムアノード２０５に変換する。ＳＥＩ形成電解質２２０は、ＬｉＦＳＩ塩と、イオン液体とを含む。イオン液体は、ＦＳＩと、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム（以下、「Ｐｙｒ１３」と称する；図２Ａ）；Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−プロピルアンモニウム（Ｎ１２２３、図２Ｂ）；Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−アンモニウム（ＤＥＭＥ、図２Ｃ）；１，１−メチルプロピルピペリジニウム（以下、「Ｐｉｐ１３」、図２Ｄ）；Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−ピロリジニウム（Ｐｙｒ１２Ｏ１、（図２Ｅ）；トリメチルイソプロピルホスホニウム（Ｐ１１１ｉ４、図２Ｆ）；メチルトリメチルホスホニウム（Ｐ１２２２、図２Ｇ）；メチルトリブチルホスホニウム（Ｐ１４４４、図２Ｈ）；およびそれらの混合物を含む群からの少なくとも１つの有機カチオンとを含む。
【００１６】
いくつかの実現例では、ＳＥＩ形成電解質は、イオン液体に対して少なくとも１：５または少なくとも１：２または少なくとも１：１のモル比で存在するＬｉＦＳＩを含む。いくつかの実現例では、ＳＥＩ形成電解質２２０は、イオン液体中にその飽和点で存在するＬｉＦＳＩを含む（すなわち、ＳＥＩ形成電解質２２０は、イオン液体中のＬｉＦＳＩの飽和溶液である）。
【００１７】
いくつかの実現例では、ＳＥＩ形成電解質２２０は乾燥状態であることができる。本明細書で使用される場合、「乾燥」とは、含水量が５０ｐｐｍ未満であることを意味する。本明細書で議論されるすべての場合における含水値は、カールフィッシャー滴定によって測定することができる。
【００１８】
図１の第１のセル２１０は、図１は、外部電源を可逆的に印加することによって交互に充放電される同一組成の２つの電極２００を有する対称的なセルである。しかしながら、ＳＥＩ形成ステップ１１０は、ＳＥＩ形成電解質２２０が使用される限り、第１のセル２１０が適切なカソードの反対側のアノードとして電極２００を使用するボルタ電池である場合に実行することもできる。いくつかの実現例では、ＳＥＩ形成ステップ１１０は、第１のセル２１０を少なくとも１０サイクルに対して１ｍＡｈ・ｃｍ−２でサイクルさせることによって実行することができる。
【００１９】
リチウム電極２００は、一般に、Ｌｉイオンボルタ電池におけるアノードとしての使用に適した任意の電極であり得る。本明細書で使用する「アノード」という用語は、Ｌｉイオンボルタ電池の放電中に電気化学的酸化が起こり、Ｌｉイオンボルタ電池の充電中に電気化学的還元が起こる電極を指す、と理解される。同様に、本明細書で使用される「カソード」という用語は、Ｌｉイオンボルタ電池の放電中に電気化学的酸化が起こり、Ｌｉイオンボルタ電池の充電中に電気化学的還元が起こる電極を指す。したがって、いくつかの実現例では、リチウム電極２００は、リチウム金属電極、グラファイト電極、またはＬｉイオンボルタ電池におけるアノードとしての使用に適した任意の他の電極であることができる。
【００２０】
図１に示すように、保護されたリチウムアノード２０５は、ＳＥＩ形成ステップ１１０中に形成されるＳＥＩ２０６を有するリチウムアノード２００を含む。以下に説明するように、ＳＥＩ２０６は良好なＬｉイオン伝導性を提供し、さらに、保護されたリチウムアノード２０５を水分の存在下で安定化させ、保護されたリチウムアノード２０５が「湿式」電解質と共に使用されることを可能にする。
【００２１】
方法１００はさらに、湿式Ｌｉイオンボルタ電池３００を組み立てるステップ１２０を含む。湿式Ｌｉイオンボルタ電池３００は、保護されたリチウムアノード２０５を、カソード３１０に対向して含むことができる。カソード３１０は、任意の好適なカソード材料からなることができる。湿式Ｌｉイオンボルタ電池３００は、さらに、湿式電解質３２０を、保護されたアノード２０５のＳＥＩ２０６と接触した状態で含み、一般に、保護されたアノード２０５とカソード３１０との間における直接的または間接的なイオン交換を提供する。ある試験実現例では、湿式リチウムイオンボルタ電池３００は対称セルであり得、カソード３１０を有さないが、対向する保護されたアノード２０５が、湿式電解質３２０に接触し、可逆的電源２５０に接続される。
【００２２】
湿式電解質３２０は、一般に、リチウム酸化還元電気化学を支持することができ、さらに有意な割合の水分を含む任意の電解質とすることができる。したがって、さまざまな実現例において、湿式電解質は、少なくとも５０ｐｐｍ、または少なくとも１００ｐｐｍ、または少なくとも２００ｐｐｍ、または少なくとも３００ｐｐｍ、または少なくとも４００ｐｐｍ、または少なくとも５００ｐｐｍ、または少なくとも６００ｐｐｍ、または少なくとも７００ｐｐｍ、または少なくとも８００ｐｐｍ、または少なくとも９００ｐｐｍ、または少なくとも１０００ｐｐｍ、または少なくとも２０００ｐｐｍ、または少なくとも３０００ｐｐｍ、または少なくとも４０００ｐｐｍ、または少なくとも１６０００ｐｐｍの濃度で存在する水分を含むことができる。いくつかの実現例では、湿式電解質３２０は、前述の最小値のいずれかで、および最大２００００ｐｐｍの水分を含むことができる。
【００２３】
図１中の「Ｏ」と付された点線は、保護されたアノード２０５をＳＥＩ形成ステップの完了後に第１のセル２１０から取り出すことを表している。同様に、「Ｉ」と付された点線は、保護されたアノード２０５を湿式ボルタＬｉイオン電池３００に入れることを表している。電流コレクタ２６０は一般的に示されており、同じ組成または構造である必要はない。
【００２４】
方法１００は、ＳＥＩ形成ステップ１１０後、組立ステップ１２０の前に行う、保護されたアノード２０５を洗浄するステップを任意に含むことができる。このような洗浄ステップは、ＳＥＩ形成電解質２２０を少なくとも部分的に可溶化することができる溶媒を用いて行われることが一般に望ましい。適切な例には、プロピレンカーボネートまたはジメチルカーボネートのような多座エーテル（multi-dentate ethers）（すなわち、２つ以上のエーテル性酸素を有するエーテル溶媒）が含まれ得るが、これらに限定されない。
【００２５】
方法１００はまた、湿式Ｌｉイオンボルタ電池３００を動作させるステップを含むことができる。動作ステップは、例えば、湿式Ｌｉイオンボルタ電池を回路に接続し、湿式Ｌｉイオンボルタ電池３００の放電、充電、または１つ以上の充放電サイクルを行なうことにより、行なわれ得る。
【００２６】
図３Ａは、２つの異なるＳＥＩ形成電解質：「湿式」および「乾燥」で実行される、ＳＥＩを形成するステップ中に生成される、時間の関数としての電位の代表的なプロットを示す。両方のＳＥＩ形成ステップは、リチウム金属の電極と１：１のＰ１２２２ＦＳＩ：ＬｉＦＳＩのＳＥＩ形成電解質とを用いて行われる。「湿式」システムは、さらに、１体積％の水分を含む。データは、過電圧が水分の存在下でＳＥＩ形成ステップの間に実質的に増加し、乾燥システムのものよりも有意に高くなったことを明らかに示している。
【００２７】
図３Ｂおよび図３Ｃは、図３ＡのＳＥＩ形成ステップによって形成された保護されたアノードに対するナイキストインピーダンスのプロットを示す。具体的には、図３Ｂは、１％水分のＳＥＩ形成電解質においてＳＥＩを形成することによって形成された保護されたアノードのインピーダンスプロットを示し、図３Ｃは、乾燥しているＳＥＩ形成電解質中においてＳＥＩを形成することによって形成された保護されたアノードのインピーダンスプロットを示す。図３Ｂに示すように、湿式ＳＥＩ形成電解質においてＳＥＩを形成することによって形成された保護されたアノードは、ＳＥＩを形成する前の（つまり手を加えていない）対応する電極と比較して、有意な抵抗増加を有していた。図３Ｃに示すように、乾燥ＳＥＩ形成電解質においてＳＥＩを形成することによって形成された保護されたアノード２０５は、驚くべきことに、ＳＥＩを形成する前の対応する電極と比較して抵抗が減少した。
【００２８】
図４Ａ〜図４Ｃは、３つの湿式Ｌｉイオンボルタ電池についての試験データを示す。すべての試験データは、２つの同一電極を有する湿式リチウムボルタイオン電池に関するものである。図４Ａのセルは、保護されていない電極を有し；図４Ｂのセルは、ＳＥＩを湿式ＳＥＩ形成電解質において形成することによって形成される、図３Ａの保護されたアノードを有し；図４Ｃのセルは、ＳＥＩを乾式ＳＥＩ形成電解質において形成することによって形成される、図３Ｂの保護されたアノードを有する。すべての３つの試験のための湿式電解質は、１体積％の水分を含むプロピレンカーボネート（ＰＣ）中１Ｍのリチウムビス（フルオロメチルスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）である。
【００２９】
保護されていない電極を有する図４Ａのセルは、最初のサイクルで故障した。湿式ＳＥＩ形成電解質中で形成された保護されたアノードを有する図４Ｂのセルは、最初の３００秒間のサイクリングについては妥当に動作し、その後徐々に故障に向かって進んだ。乾燥ＳＥＩ形成電解質中で形成された保護されたアノードを有する図４Ｃのセル３００は、１２５０時間の全試験期間にわたって低過電圧で優れた性能を示した。これらの結果は、湿式ＳＥＩ形成電解質中で形成されたＳＥＩは、保護されたアノードに対して、有意な度合いの水分からの保護を与えるが、乾燥ＳＥＩ形成電解質中のＳＥＩ形成は優れた結果を生じることを明確に示している。残りのすべての結果において、ＳＥＩ形成は乾燥ＳＥＩ形成電解質中で行われ、保護されたアノードはジメチルカーボネート中で洗浄される。
【００３０】
図５は、７つの異なるセルの５０番目のサイクルを示す図である。図５のさまざまなセルは、上述したような対称セルであり、７つの異なるＳＥＩ形成電解質において形成された保護されたアノードを有する。性能の優位性は最低過電圧によって決定され、次のランキングを与える：Ｐｙｒ１３ＦＳＩ＞Ｎ１２２３ＦＳＩ＞ＤＥＭＥ−ＦＳＩ＞Ｐｉｐ１３−ＦＳＩ＞Ｐｙｒ１２Ｏ１−ＦＳＩ＞Ｐ１１１ｉ４−ＦＳＩ＞Ｐ１２２２−ＦＳＩ。Ｐ１４４４−ＦＳＩを有するＳＥＩ形成電解質を用いるＳＥＩ形成は、保護されたアノードに周辺保護を提供するＳＥＩを生成することが分かった（データは示さず）。
【００３１】
図６Ａおよび図６Ｂは、ＤＥＭＥ−ＦＳＩおよびＤＥＭＥ−ＴＦＳＩをそれぞれ有するＳＥＩ形成電解質中で行われるＳＥＩ形成のボルタモグラムの図である。図６Ｃおよび図６Ｄは、それぞれ対応する湿式Ｌｉイオンボルタ電池のサイクルデータのプロットを示す。結果は、ＦＳＩとは異なり、ＳＥＩ形成電解質中のアニオンとしてのＴＦＳＩは、効果的でないＳＥＩ、および性能の低い保護されたアノードを形成することを実証する。同様に、有効なＳＥＩを生成できないことが、アニオンとしてジシアナミドを有するＳＥＩ形成電解質について見出される（データは示さず）。
【００３２】
上記の説明は、事実上単なる例示に過ぎず、本開示、その適用、または使用を限定するものでは決してない。本明細書で使用される場合、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」という表現は、非排他的論理「または」を使用して論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきである。方法内のさまざまなステップは方法は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で実行されてもよいことが理解されるべきである。範囲の開示は、全範囲内のすべての範囲および細分された範囲の開示を含む。
【００３３】
本明細書で使用される見出し（「背景」および「概要」など）および小見出しは、本開示内のトピックの一般的な構成のみを意図したものであり、技術の開示またはその任意の態様を限定するよう意図されない。述べられた特徴を有する複数の実施形態の記載は、追加の特徴を有する他の実施形態、または述べられた特徴の異なる組み合わせを組み込む他の実施形態を排除することを意図しない。
【００３４】
本明細書で使用される場合、用語「備える（comprise）」および「含む（include）」ならびにそれらの変形は、非限定的であるように意図されており、連続する項目またはリストの記載は、本技術の装置および方法においても有用であり得る他の同様の項目の排除に対するものではない。同様に、「〜できる（can）」および「〜してもよい(may)」という用語ならびにそれらの変形は、非限定的であるように意図されており、ある実施形態が特定の要素または特徴を含むことができるかまたは含んでもよいという記載は、それらの要素または特徴を含まない本技術の他の実施形態を排除しない。
【００３５】
本開示の広範な教示は、さまざまな形態で実施することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではなく、なぜならば、明細書および特許請求の範囲を検討すれば他の変形が当業者には明らかになるであろうからである。本明細書における１つの態様またはさまざまな態様への言及は、実施形態または特定のシステムに関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。「１つの態様では」という表現（またはその変形表現）の出現は、必ずしも同じ態様または実施形態を指すとは限らない。また、本明細書で論じるさまざまな方法ステップは、示される順序と同じ順序で行う必要はなく、各方法ステップが各態様または各実施形態で必要とされるわけではないことも理解されたい。
【００３６】
前述の実施形態の説明は、例示および説明のために提供されたものである。それは、網羅的であること、または開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は概してその特定の実施形態に限定されず、適用可能であれば、交換可能であり、特に示されていないまたは記載されていない場合でも、選択された実施形態で使用できる。同じことが、多くの態様でも変化し得る。そのような変形は、開示からの逸脱とみなされるべきではなく、そのような修正のすべては、開示の範囲内に含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
２００  リチウム電極、２０５  保護されたアノード、２０６  固体電解質界面（ＳＥＩ）、２１０  第１のセル、２２０  ＳＥＩ形成電解質、３００  湿式Ｌｉイオンボルタ電池、３２０  湿式電解質。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【外国語明細書】
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