(57)【要約】【課題】電解質として使用できる新規化合物の提供。【解決手段】下式（１）で表されるカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体。式（１）において、ｍは１または２の整数であり、Ｙは水素原子又はリチウム原子であり、ｍ個のＹのうち少なくとも１個はリチウム原子である。［化１］2019048792.tif 000009【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下式（１）で表されるカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体。
【化１】
2019048792.tif 000007
（式中、ｍは１または２の整数であり、Ｙは水素原子又はリチウム原子であり、ｍ個のＹのうち少なくとも１個はリチウム原子である。）
【請求項２】
請求項１に記載のカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の１種以上である、電解質。
【請求項３】
下式（１−１）、下式（１−２）、または下式（１−３）で表されるカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の１種以上である、請求項２に記載の電解質。
【化２】
2019048792.tif 000008
【請求項４】
請求項２または３に記載の電解質を含有する電解液。
【請求項５】
請求項２または３に記載の電解質を含有するゲル電解質。
【請求項６】
請求項２または３に記載の電解質を含有する固体電解質。
【請求項７】
請求項４に記載の電解液、請求項５に記載のゲル電解質、または請求項６に記載の固体電解質を備えるリチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、ならびに、これを用いた電解質、電解液、ゲル電解質、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池では、電解質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ素リチウム（ＬｉＢＦ４）、リチウムビスフルオロスルホニルイミド（ＬｉＦＳＩ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＴＦＳＩ）等のリチウム塩が、これまで主に使用されてきている。そして、通常は、これら電解質が各種有機溶媒に溶解されてなる電解液が、リチウムイオン二次電池で使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１５７２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、ＬｉＰＦ６は水と反応してフッ化水素（ＨＦ）を生成したり、６０℃程度の温度で徐々に分解してしまうという問題点があった。また、ＬｉＢＦ４は、ＬｉＰＦ６よりもイオン伝導度が低く、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が劣るという問題点があった。また、ＬｉＦＳＩやＬｉＴＦＳＩは、正極集電体を腐食する問題点があった。
そこで、リチウムイオン二次電池の分野では、ＬｉＰＦ６等に代わる新規の電解質の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電解質として使用できる新規化合物、ならびに該化合物を用いた電解質、電解液、ゲル電解質、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の態様を有する。
［１］  下式（１）で表されるカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体。
式（１）において、ｍは１または２の整数であり、Ｙは水素原子又はリチウム原子であり、ｍ個のＹのうち少なくとも１個はリチウム原子である。
【０００７】
【化１】
2019048792.tif 000002
【０００８】
［２］  ［１］のカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の１種以上である、電解質。
［３］  下式（１−１）、下式（１−２）、または下式（１−３）で表されるカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の１種以上である、［２］の電解質。
【０００９】
【化２】
2019048792.tif 000003
【００１０】
［４］  ［２］または［３］の電解質を含有する電解液。
［５］  ［２］または［３］の電解質を含有するゲル電解質。
［６］  ［２］または［３］の電解質を含有する固体電解質。
［７］  ［４］に記載の電解液、［５］に記載のゲル電解質、または［６］に記載の固体電解質を備えるリチウムイオン二次電池。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解質として使用できる新規化合物、ならびに該化合物を用いた電解質、ゲル電解質、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１で得られた生成物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図２】実施例１で得られた生成物の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】実施例２で得られた生成物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図４】実施例２で得られた生成物の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【図５】実施例３で得られた生成物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図６】実施例３で得られた生成物の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体＞
本発明のカルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体は、下式（１）で表される化合物（以下、「化合物（１）」ということもある。）である。
【００１４】
【化３】
2019048792.tif 000004
【００１５】
式中、Ｙは水素原子又はリチウム原子であり、ｍ個のＹのうち少なくとも１個はリチウム原子である。ｍは１または２の整数である。ｍが２のとき、２個のＹがいずれもリチウム原子であることが好ましい。
化合物（１）は、カルボン酸リチウム塩のカルボニルオキシ基（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）に、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）が配位結合した錯体である。
化合物（１）として、下式（１−１）、（１−２）または（１−３）で表される化合物（以下、それぞれ化合物（１−１）、化合物（１−２）、化合物（１−３）ともいう。）が好ましい。
【００１６】
【化４】
2019048792.tif 000005
【００１７】
＜カルボン酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体の製造方法＞
化合物（１）は、（Ａ）カルボン酸リチウム塩（以下、（Ａ）成分ともいう。）、及び液状の（Ｂ）三フッ化ホウ素錯体（以下、（Ｂ）成分ともいう。）を反応させる反応工程を有する方法で製造できる。
（Ａ）成分は、フラン環に１個または２個のカルボキシ基が結合しているフランカルボン酸と、水酸化リチウムとを反応させて得ることができる。
フランカルボン酸としては、２−フランカルボン酸、３−フランカルボン酸、または２，５−フランジカルボン酸が挙げられる。
（Ｂ）成分は、（Ａ）カルボン酸リチウム塩と反応する条件下で、液状であるものを用いる。（Ｂ）三フッ化ホウ素錯体は、（Ａ）カルボン酸リチウム塩と錯形成反応を行うものであり、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）が、（Ａ）カルボン酸リチウム塩以外の成分に配位結合したものである。
【００１８】
（Ｂ）成分としては、三フッ化ホウ素ジメチルエーテル錯体（ＢＦ３・Ｏ（ＣＨ３）２）、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体（ＢＦ３・Ｏ（Ｃ２Ｈ５）２）、三フッ化ホウ素ジｎ−ブチルエーテル錯体（ＢＦ３・Ｏ（Ｃ４Ｈ９）２）、三フッ化ホウ素ジｔｅｒｔ−ブチルエーテル錯体（ＢＦ３・Ｏ（（ＣＨ３）３Ｃ）２）、三フッ化ホウ素ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル錯体（ＢＦ３・Ｏ（（ＣＨ３）３Ｃ）（ＣＨ３））、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体（ＢＦ３・ＯＣ４Ｈ８）等の三フッ化ホウ素アルキルエーテル錯体；三フッ化ホウ素メタノール錯体（ＢＦ３・ＨＯＣＨ３）、三フッ化ホウ素プロパノール錯体（ＢＦ３・ＨＯＣ３Ｈ７）、三フッ化ホウ素フェノール錯体（ＢＦ３・ＨＯＣ６Ｈ５）等の三フッ化ホウ素アルコール錯体；が例示できる。
（Ｂ）成分は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００１９】
（Ａ）成分と（Ｂ）成分との反応は錯形成反応であり、（Ｂ）成分中の三フッ化ホウ素が、（Ａ）成分のカルボニルオキシ基に配位結合して錯体を形成すると共に、（Ｂ）成分において三フッ化ホウ素に配位結合していた成分（例えば、三フッ化ホウ素アルキルエーテル錯体中のアルキルエーテル）が脱離して、目的物である化合物（１）が生成する。
【００２０】
液状の（Ｂ）成分を用いることで、（Ａ）成分と（Ｂ）成分以外に、溶媒（反応溶媒）を用いることなく、（Ａ）成分と（Ｂ）成分と錯形成反応を行うことができる。ここで、「溶媒を用いない」とは、溶媒を全く用いないか、又は溶媒を実質的に用いないことを意味し、「溶媒を実質的に用いない」とは、用いたことによる効果が確認できる程度の量の溶媒を用いないことを意味する。
【００２１】
反応工程においては、本発明の効果を損なわない範囲内において、（Ａ）カルボン酸リチウム塩、（Ｂ）三フッ化ホウ素錯体及び溶媒のいずれにも該当しない、その他の成分を配合してもよいが、通常は、前記その他の成分は不要である。
【００２２】
反応工程において、「配合された（Ａ）カルボン酸リチウム塩中のカルボニルオキシ基のモル数」に対して「配合された（Ｂ）三フッ化ホウ素錯体の総モル数」が同等以上であることが好ましく、［配合された（Ａ）カルボン酸リチウム塩中のカルボニルオキシ基のモル数］：［配合された（Ｂ）三フッ化ホウ素錯体の総モル数］が１：１〜１：１０であることがより好ましく、１：１〜１：５であることが特に好ましい。このような配合量とすることで、（Ｂ）成分が不足することがなく、容易にすべての（Ａ）成分を反応させることができる。また、例えば、後述する除去工程においては、過剰に用いて残存した（Ａ）成分の除去は困難であるが、過剰に用いて残存した（Ｂ）成分は容易に除去できるため、目的物である化合物（１）の純度を向上させることができる。
【００２３】
反応工程において、原料である（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の配合の順序は、特に限定されず、適宜調節すればよい。
また、これら原料を配合中の液状物、及びこれら原料を配合して得られた液状物（反応液）は、撹拌子、撹拌翼等を用いる公知の手法により、十分に撹拌することが好ましい。
【００２４】
反応工程での反応温度は、（Ｂ）成分の融点よりも高く、且つ沸点よりも低ければよいが、１０〜４０℃であることが好ましく、２０〜３０℃であることがより好ましい。
また、反応時間は、反応終了に必要な時間以上とすればよく、特に限定されないが、１〜２４時間であることが好ましく、３〜１２時間であることがより好ましい。
通常は、（Ａ）成分が有機溶媒には溶解しないため、反応液を少量サンプリングし、これに有機溶媒を加えたときに、透明な溶液が得られれば反応が終了したと判定できる。また、反応液をサンプリングし、各種クロマトグラフィー等の公知の手法で分析することによっても、反応の終了を確認できる。
【００２５】
反応工程後、反応液から不純物を除去する除去工程を行うことが好ましい。不純物を除去することにより、極めて高純度の化合物（１）を取り出すことができる。
不純物としては、未反応の（過剰量の）（Ｂ）成分や、（Ｂ）成分から生じた副生物（（Ｂ）成分において三フッ化ホウ素に配位結合していた成分等）等が挙げられる。これら不純物は、留去により除去可能である。
【００２６】
不純物の除去方法として、例えば以下の方法を適宜用いることができる。２以上の方法を組み合わせてもよい。
（ｉ）反応液をろ過等により固液分離して、目的物である固体を液状物から分離する方法。
（ｉｉ）反応液を常圧下又は減圧下において、加熱せずに又は加熱して、液状物を蒸発させ（すなわち、留去し）、目的物である固体を分離する方法。この場合の留去は、例えば、ロータリーエバポレーター；撹拌手段及び減圧手段を備えた反応器等、公知の装置を使用して行えばよく、このときの減圧度及び温度は、不純物の種類に応じて適宜調節すればよい。
（ｉｉｉ）反応液に抽出液を添加して撹拌し、反応液中の液状物を抽出液中に抽出し、得られた抽出済み液を除去して、目的物である固体を分離する方法。この場合、抽出液の添加及び抽出済み液の除去は、二回以上繰り返して行ってもよい。
抽出液としては、有機溶媒等が例示でき、目的物である化合物（１）の溶解度が低いか、又はこれを全く溶解させず、且つ不純物（液状物）を抽出可能なものを用いることが好ましい。
抽出液は、一種のみからなるものでもよいし、二種以上からなるものでもよい。二種以上からなる場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
抽出液である前記有機溶媒としては、ジエチルエーテル、ｎ−ヘキサン、又はジエチルエーテル及びｎ−ヘキサンの混合溶媒等が例示できる。
【００２７】
なお、いずれの除去方法においても、分離した目的物は、さらに必要に応じて、洗浄液で洗浄してもよい。洗浄は、例えば、ろ過等により固液分離した後の目的物に対して引き続き洗浄液をかけ流すことで行うことができ、また、分離した目的物を洗浄液と共に攪拌した後、ろ過等により固液分離することで行うことができ、これら二種以上の操作を組み合わせて行ってもよい。
【００２８】
洗浄液としては、目的物である化合物（１）の溶解度が低いか、又はこれを全く溶解させず、且つ不純物の溶解度が高いか、又は不純物を完全に溶解させるものを用いることが好ましく、有機溶媒がより好ましく、ジエチルエーテル、又はジエチルエーテル及びｎ−ヘキサンの混合溶媒等が例示できる。
洗浄液は、一種のみからなるものでもよいし、二種以上からなるものでもよい。二種以上からなる場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
【００２９】
さらに、分離した目的物は、上記の洗浄の有無によらず、さらに乾燥させることで、不純物をより高度に除去できる。前記乾燥は、送風、加熱及び減圧から選択される一種又は二種以上の操作を併用して行うことが好ましい。これらの中でも、好ましくは８０℃以下、より好ましくは６０℃以下で加熱しながら、減圧下又は常圧下で乾燥させることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の効果を損なわない範囲内において、前記反応工程及び除去工程以外に、その他の工程を行ってもよい。
前記その他の工程として、例えば、得られた目的物を精製する精製工程を行い、さらに目的物の純度を向上させてもよい。精製工程は、例えば再結晶法等の公知の精製方法を用いて行うことができる。
【００３１】
＜電解液＞
化合物（１）は、リチウムイオン二次電池の電解質として好適である。具体的には、化合物（１）、有機溶媒、及び必要に応じてその他の成分を配合することで、電解液を製造できる。
【００３２】
電解液に配合する有機溶媒としては、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、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、ビニレンカーボネート等の炭酸エステル化合物；γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物；ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物；アセトニトリル等のニトリル化合物；スルホラン等のスルホン化合物が例示できる。
電解液に配合する有機溶媒は、一種でもよく、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
【００３３】
電解液において、有機溶媒の配合量は特に限定されない。例えば、電解液１ｋｇ中のリチウム原子（Ｌｉ）の濃度は０．２〜３．０モル／ｋｇが好ましく、０．４〜２．０モル／ｋｇがより好ましい。
【００３４】
電解液中のその他の成分は、必須成分ではなく、本発明の効果を損なわない限り、種類は特に限定されない。
【００３５】
電解液は、配合する各成分を十分に混合する方法で製造できる。
各成分は、これらを順次添加しながら混合してもよいし、全成分を添加してから混合してもよく、配合成分を均一に溶解又は分散させることができればよい。
各成分の混合方法は特に限定されず、例えば、撹拌子、撹拌翼、ボールミル、スターラー、超音波分散機、超音波ホモジナイザー、自公転ミキサー等を使用する公知の方法を適用すればよい。
混合温度、混合時間等の混合条件は、各種方法に応じて適宜設定すればよいが、通常は、混合時の温度は１５〜３５℃であることが好ましい。混合時間は、混合時の温度にもよるが、好ましくは６０分以下、より好ましくは３０分以下等の短時間とすることが可能である。
【００３６】
電解質として化合物（１）を含む電解液は、化合物（１）を高純度で得ることができるため、前記電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、サイクル特性に優れたものとなる。また、化合物（１）は溶解性が良好であり、長期間に渡ってその析出が抑制されるため、前記電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、十分な充放電特性を有する。
【００３７】
＜ゲル電解質＞
化合物（１）は、ゲル電解質の製造にも好適である。具体的には、化合物（１）、マトリクスポリマー、有機溶媒、及び必要に応じてその他の成分を配合することで、ゲル電解質を製造できる。または、前記電解液に、さらにマトリクスポリマーを配合することでも、ゲル電解質を製造できる。
いずれの製造方法においても、前記有機溶媒及びその他の成分は、前記電解液の場合と同様である。
前記ゲル電解質は、リチウムイオン二次電池への適用に好適である。
【００３８】
ゲル電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。
ゲル電解質において、マトリクスポリマー以外の成分（電解液）は、マトリクスポリマー中に保持される。
【００３９】
前記マトリクスポリマーは、特に限定されず、固体電解質分野で公知のものが適宜使用できる。
好ましいマトリクスポリマーとしては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系ポリマー（ポリエーテル骨格を有するポリマー）；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー（フッ素原子を有するポリマー）；ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリ（メタ）アクリル酸エチル、ポリアクリルアミド、エチレンオキシドユニットを含むポリアクリレート等のポリアクリル系ポリマー（（メタ）アクリル酸エステル又はアクリルアミドから誘導される構成単位を有するポリマー）；ポリアクリロニトリル；ポリホスファゼン；ポリシロキサンが例示できる。
【００４０】
マトリクスポリマーは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
【００４１】
マトリクスポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−六フッ化アセトン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリホスファゼン及びポリシロキサンからなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
【００４２】
ゲル電解質において、マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、ゲル電解質の総量に占めるマトリクスポリマーの配合量は、２〜５０質量％であることが好ましい。下限値以上とすることで、ゲル電解質の強度が一層向上し、上限値以下とすることで、リチウムイオン二次電池は一層優れた電池性能を示す。
【００４３】
ゲル電解質における前記その他の成分は、必須成分ではなく、本発明の効果を損なわない限り、その種類は特に限定されない。
【００４４】
ゲル電解質は、リチウムイオン二次電池が通常使用される４０℃以下の環境において、流動性を示さないものが好ましい。
【００４５】
ゲル電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
また、ゲル電解質に配合する成分を均一に混合するために、ゲル電解質中に主として残存する有機溶媒とは異なる希釈用有機溶媒を、必要に応じて用いてもよい。希釈用有機溶媒を用いた場合、ゲル電解質の製造後、乾燥により希釈用有機溶媒を除去し、前記有機溶媒は残存させる。
希釈用有機溶媒は、配合成分のいずれかを十分に溶解又は分散させることができるものが好ましく、具体的には、アセトニトリル等のニトリル化合物；テトラヒドロフラン等のエーテル化合物：ジメチルホルムアミド等のアミド化合物が例示できる。
希釈用有機溶媒は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は目的に応じて適宜選択すればよい。
希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、特に限定されず、例えば、ドライボックス、真空デシケータ、減圧乾燥機等を使用する公知の方法を適用すればよい。
【００４６】
＜固体電解質＞
化合物（１）は、固体電解質の製造への適用にも好適である。具体的には、前記化合物（１）、マトリクスポリマー、希釈用有機溶媒、及び必要に応じてその他の成分を配合して組成物を調製し、この組成物から、乾燥により前記希釈用有機溶媒を除去することで、固体電解質を製造できる。
ここで、前記マトリクスポリマー、希釈用有機溶媒及びその他の成分は、前記ゲル電解質の場合と同様のものである。
前記固体電解質は、リチウムイオン二次電池への適用に好適なものである。
固体電解質は、型を用いて所望の形状に成型してもよい。
【００４７】
固体電解質において、マトリクスポリマーの配合量は特に限定されず、その種類に応じて適宜調節すればよいが、配合成分の総量に占めるマトリクスポリマーの配合量は、２〜６５質量％であることが好ましい。下限値以上とすることで、固体電解質（電解質膜）の強度が一層向上し、上限値以下とすることで、リチウムイオン二次電池は一層優れた電池性能を示す。
固体電解質における前記その他の成分は、必須成分ではなく、本発明の効果を損なわない限り、その種類は特に限定されない。
固体電解質製造時における各成分の配合方法は、前記電解液の場合と同様でよい。
また、希釈用有機溶媒を除去するときの乾燥方法は、前記ゲル電解質の場合と同様でよい。
【００４８】
＜リチウムイオン二次電池＞
前記電解液、前記ゲル電解質又は前記固体電解質を用いることで、良好な充放電特性及びサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池が得られる。かかるリチウムイオン二次電池は、前記電解液、前記ゲル電解質又は前記固体電解質を用いること以外は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができ、例えば、前記電解液、前記ゲル電解質又は前記固体電解質と、負極と、正極とを備えた構成とされる。さらに必要に応じて、負極と正極との間に、セパレータを設けてもよい。
【００４９】
負極の材質は特に限定されないが、金属リチウム、リチウム合金、リチウムを吸蔵及び放出し得る炭素系材料、金属酸化物等が例示でき、これら材質からなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
正極の材質は特に限定されないが、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、オリビン型リン酸鉄リチウム等の遷移金属酸化物が例示でき、これら材質からなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
【００５０】
セパレータの材質は特に限定されないが、微多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が例示でき、これら材質からなる群から選択される一種以上であることが好ましい。
【００５１】
リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、角型、コイン型、シート型等、種々のものに調節できる。
【００５２】
リチウムイオン二次電池は、公知の方法に従って、例えば、グローブボックス内又は乾燥空気雰囲気下で、前記電解液、前記ゲル電解質又は前記固体電解質、及び電極を使用して製造すればよい。
【実施例】
【００５３】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（製造例１：２−フランカルボン酸リチウムの製造）
２−フランカルボン酸（２．２４ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、水酸化リチウム・一水和物（０．８４２ｇ、２０ｍｍｏｌ）を加え、室温（２３℃）で０．５時間撹拌して反応させた。得られた反応液をろ別し、得られた固体をエタノールで再結晶化して、２−フランカルボン酸リチウムの白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、１Ｈ−ＮＭＲ（ＪＥＯＬ社製、核磁気共鳴分光機、製品名：ＪＮＭ−ＥＣＸ４００）により構造を同定したところ、２−フランカルボン酸のカルボキシ基の１００モル％がリチウム塩になっていることを確認した。
【００５５】
（製造例２：３−フランカルボン酸リチウムの製造）
３−フランカルボン酸（２．２４ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、水酸化リチウム・一水和物（０．８４２ｇ、２０ｍｍｏｌ）を加え、室温（２３℃）で０．５時間撹拌して反応させた。得られた反応液をろ別し、得られた固体をエタノールで再結晶化して、３−フランカルボン酸リチウムの白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、１Ｈ−ＮＭＲ（製造例１と同じ核磁気共鳴分光機）により構造を同定したところ、３−フランカルボン酸のカルボキシ基の１００モル％がリチウム塩になっていることを確認した。
【００５６】
（製造例３：２，５−フランジカルボン酸リチウムの製造）
２，５−フランジカルボン酸（３．１２ｇ、２０ｍｍｏｌ）の水溶液に、水酸化リチウム・一水和物（１．６８ｇ、４０ｍｍｏｌ）を加え、室温（２３℃）で２時間撹拌して反応させた。得られた反応液をろ別し、得られた固体をエタノールで再結晶化して、２，５−フランジカルボン酸リチウムの白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、１Ｈ−ＮＭＲ（（製造例１と同じ核磁気共鳴分光機）により構造を同定したところ、２，５−フランジカルボン酸のカルボキシ基の１００モル％がリチウム塩になっていることを確認した。
【００５７】
（実施例１：上式（１−１）で表される化合物（１−１）の製造）
製造例１で得た２−フランカルボン酸リチウム（１．１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）に、室温（２３℃）の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体（アルドリッチ社製、以下同様。）（７．１０ｇ、５０ｍｍｏｌ）を加え、室温で６時間撹拌した。得られた反応液をろ別し、得られた固体を５０℃にて真空乾燥させることにより、化合物（１−１）の白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、ＮＭＲにより、その構造を確認した。得られたＮＭＲスペクトルを図１、２に示す。
図１は得られた白色粉末の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
図２は得られた白色粉末の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【００５８】
（実施例２：上式（１−２）で表される化合物（１−２）の製造）
製造例２で得た３−フランカルボン酸リチウム（１．１８ｇ、１０ｍｍｏｌ）に、室温（２３℃）の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体（７．１０ｇ、５０ｍｍｏｌ）を加え、室温で６時間撹拌した。得られた反応液をろ別し、得られた固体を５０℃にて真空乾燥させることにより、化合物（１−２）の白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、ＮＭＲにより、その構造を確認した。得られたＮＭＲスペクトルを図３、４に示す。
図３は得られた白色粉末の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
図４は得られた白色粉末の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【００５９】
（実施例３：上式（１−３）で表される化合物（１−３）の製造）
製造例３で得た２，５−フランジカルボン酸リチウム（１．６８ｇ、１０ｍｍｏｌ）に、室温（２３℃）の三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体（７．１０ｇ、５０ｍｍｏｌ）を加え、室温で１２時間撹拌した。得られた反応液をろ別し、得られた固体を５０℃にて真空乾燥させることにより、化合物（１−３）の白色粉末を得た。
得られた白色粉末について、ＮＭＲにより、その構造を確認した。得られたＮＭＲスペクトルを図５、６に示す。
図５は得られた白色粉末の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
図６は得られた白色粉末の１１Ｂ−ＮＭＲスペクトルである。
【００６０】
＜電解液及びリチウムイオン二次電池の製造＞
（実施例４）
有機溶媒としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒（エチレンカーボネート：ジメチルカーボネート＝３０：７０（体積比））をサンプル瓶に量り取った。ここに電解質として、実施例１で得た化合物（１−１）の白色粉末を、電解液１ｋｇ中のリチウム原子の濃度が１．０モル／ｋｇとなるように加え、２３℃で混合することにより、電解液（１）を製造した。
【００６１】
正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ４）を９０質量％、導電助剤として導電性カーボンブラック（製品名：Ｓｕｐｅｒ  Ｐ  Ｌｉ）を５質量％、およびポリフッ化ビニリデン（クレハ社製、製品名：Ｌ＃９３０５）を５質量％を含むスラリーを、正極集電体（厚み１５μｍのアルミニウム箔）上に塗布・乾燥し、厚み１３０μｍからなる正極を作製した。
負極活物質（グラファイト）を１００質量％、バインダーとしてＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ラバー）を１．５質量％、増粘剤としてＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を１．５質量％を含むスラリーを、負極集電体（厚み１０μｍの電解銅箔）上に塗布・乾燥し、厚み８７μｍからなる負極を作製した。
厚さが１２μｍ、空孔率が４３％、ポリエチレン系樹脂からなる、微多孔フィルムをセパレータとして用意した。
正極集電体及び負極集電体に、それぞれ正極端子、負極端子を溶接して取り付けた。
負極、セパレータ及び正極を、この順に積層し、袋状の外装フィルム（熱可塑性樹脂層及び金属層を有する積層シート）内に配置した。上記で得られた電解液（１）を、前記袋状の外装フィルム内に注入し、セパレータ、負極及び正極に含浸させた。さらに袋状の外装フィルムを、真空状態で封止し、正極端子と負極端子が外部に露出している状態の、シート型のリチウムイオン二次電池（１）を製造した。
【００６２】
（実施例５）
実施例４において、化合物（１−１）に代えて、実施例２で得た化合物（１−２）を用いたこと以外は、実施例４と同様の方法で、電解液（２）を製造した。
さらに、電解液（１）に代えて、電解液（２）を用いたこと以外は、実施例４と同様の方法で、シート型のリチウムイオン二次電池（２）を製造した。
【００６３】
（実施例６）
実施例４において、化合物（１−１）に代えて、実施例３で得た化合物（１−３）を用いたこと以外は、実施例４と同様の方法で、電解液（３）を製造した。
さらに、電解液（１）に代えて、電解液（３）を用いたこと以外は、実施例４と同様の方法で、シート型のリチウムイオン二次電池（３）を製造した。
【００６４】
＜リチウムイオン二次電池の充放電特性の評価＞
得られたシート型のリチウムイオン二次電池（１）〜（３）について、２５℃において０．１Ｃの定電流定電圧充電を、上限電圧３．６Ｖとして電流値が０．０１Ｃに収束するまで（最大４０時間）行った後、０．１Ｃの定電流放電を２．５Ｖまで行った（初期特性試験）。
次いで、０．２Ｃの定電流定電圧充電を、上限電圧３．６Ｖとして電流値が０．０１Ｃに収束するまで（最大２０時間）行った後、０．２Ｃの定電流放電を２．５Ｖまで行うことを１０回繰り返した（容量確認試験）。
初期特性試験における充電容量、放電容量および不可逆容量を表１に示す。容量確認試験の最後のサイクルにおける充電容量、放電容量および不可逆容量を表１に示す。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１の結果に示されるように、化合物（１−１）〜（１−３）を電解質とする電解液（１）〜（３）を用いたシート型のリチウムイオン二次電池（１）〜（３）は、二次電池として問題なく機能し、初期容量および不可逆容量が優れている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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