(57)【要約】【課題】電池特性に優れる非水電解質二次電池を提供すること。【解決手段】非水電解質二次電池の電解液として、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏであるものを用い、負極活物質としてケイ素及び／又はスズと炭素とを含むものを用いる。【選択図】図４０
2015088475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極と電解液と正極とを含み、
前記電解液は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、
前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏであり、
前記負極は、負極活物質にケイ素元素及び／又はスズ元素を含む非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記塩のカチオンがリチウムである請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記負極活物質は、ケイ素元素を含む請求項１または請求項２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記負極活物質は、ケイ素元素と、酸素元素及び／又は炭素元素とを含む請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記塩のアニオンの化学構造が、ハロゲン、ホウ素、窒素、酸素、硫黄または炭素から選択される少なくとも１つの元素を含む請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記塩のアニオンの化学構造が下記一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）で表される請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
（Ｒ１Ｘ１）（Ｒ２Ｘ２）Ｎ                        一般式（１）
（Ｒ１は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ２は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒ１とＲ２は、互いに結合して環を形成しても良い。
Ｘ１は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲａＰ＝Ｏ、ＲｂＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ２は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｃＰ＝Ｏ、ＲｄＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄは、Ｒ１またはＲ２と結合して環を形成しても良い。）
Ｒ３Ｘ３Ｙ                        一般式（２）
（Ｒ３は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｘ３は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｅＰ＝Ｏ、ＲｆＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｅ、Ｒｆは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｅ、Ｒｆは、Ｒ３と結合して環を形成しても良い。
Ｙは、Ｏ、Ｓから選択される。）
（Ｒ４Ｘ４）（Ｒ５Ｘ５）（Ｒ６Ｘ６）Ｃ                        一般式（３）
（Ｒ４は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ５は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ６は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６のうち、いずれか２つまたは３つが結合して環を形成しても良い。
Ｘ４は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｇＰ＝Ｏ、ＲｈＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ５は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｉＰ＝Ｏ、ＲｊＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ６は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｋＰ＝Ｏ、ＲｌＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｊ、Ｒｋ、Ｒｌは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｊ、Ｒｋ、Ｒｌは、Ｒ４、Ｒ５またはＲ６と結合して環を形成しても良い。）
【請求項７】
前記塩のアニオンの化学構造が下記一般式（４）、一般式（５）または一般式（６）で表される請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
（Ｒ７Ｘ７）（Ｒ８Ｘ８）Ｎ                        一般式（４）
（Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
また、Ｒ７とＲ８は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ７は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｍＰ＝Ｏ、ＲｎＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ８は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｏＰ＝Ｏ、ＲｐＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｍ、Ｒｎ、Ｒｏ、Ｒｐは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｍ、Ｒｎ、Ｒｏ、Ｒｐは、Ｒ７またはＲ８と結合して環を形成しても良い。）
Ｒ９Ｘ９Ｙ                        一般式（５）
（Ｒ９は、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ９は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｑＰ＝Ｏ、ＲｒＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｑ、Ｒｒは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｑ、Ｒｒは、Ｒ９と結合して環を形成しても良い。
Ｙは、Ｏ、Ｓから選択される。）
（Ｒ１０Ｘ１０）（Ｒ１１Ｘ１１）（Ｒ１２Ｘ１２）Ｃ              一般式（６）
（Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２のうちいずれか２つが結合して環を形成しても良く、その場合、環を形成する基は２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。また、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２の３つが結合して環を形成しても良く、その場合、３つのうち２つの基が２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たし、１つの基が２ｎ−１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ１０は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｓＰ＝Ｏ、ＲｔＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ１１は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｕＰ＝Ｏ、ＲｖＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ１２は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｗＰ＝Ｏ、ＲｘＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、Ｒｘは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、Ｒｘは、Ｒ１０、Ｒ１１またはＲ１２と結合して環を形成しても良い。）
【請求項８】
前記塩のアニオンの化学構造が下記一般式（７）、一般式（８）または一般式（９）で表される請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
（Ｒ１３ＳＯ２）（Ｒ１４ＳＯ２）Ｎ                    一般式（７）
（Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
また、Ｒ１３とＲ１４は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
Ｒ１５ＳＯ３                                      一般式（８）
（Ｒ１５は、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
（Ｒ１６ＳＯ２）（Ｒ１７ＳＯ２）（Ｒ１８ＳＯ２）Ｃ            一般式（９）
（Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８のうちいずれか２つが結合して環を形成しても良く、その場合、環を形成する基は２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。また、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８の３つが結合して環を形成しても良く、その場合、３つのうち２つの基が２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たし、１つの基が２ｎ−１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
【請求項９】
前記塩が（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、またはＦＳＯ２（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉである請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１０】
前記有機溶媒のヘテロ元素が窒素、酸素、硫黄、ハロゲンから選択される少なくとも１つである請求項１〜９の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１１】
前記有機溶媒が非プロトン性溶媒である請求項１〜１０の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１２】
前記有機溶媒がアセトニトリルまたは１，２−ジメトキシエタンから選択される請求項１〜１１の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１３】
前記有機溶媒が下記一般式（１０）で示される鎖状カーボネートから選択される請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
Ｒ１９ＯＣＯＯＲ２０                          一般式（１０）
（Ｒ１９、Ｒ２０は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ、又は、環状アルキルを化学構造に含むＣｍＨｆＦｇＣｌｈＢｒｉＩｊのいずれかから選択される。ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｍ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ、２ｍ＝ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊを満たす。）
【請求項１４】
前記有機溶媒がジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート又はジエチルカーボネートから選択される請求項１〜請求項１０、請求項１２の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は負極と正極と電解液とを含む非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池用の負極活物質として、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の負極活物質を用いた非水電解質二次電池は高容量である。しかし近年、非水電解質二次電池には非常に多彩な用途に対応することが求められている。したがって、非水電解質二次電池の電池特性をより高め得る技術の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６４９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、電池特性に優れる非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発明者等は、鋭意研究の結果、ケイ素及び／又はスズと炭素とを含む負極活物質を特殊な電解液と併用することで、非水電解質二次電池に優れた電池特性を付与できることを見出した。すなわち、上記課題を解決する本発明の非水電解質二次電池は、
負極と電解液と正極とを含み、
前記電解液は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、
前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏであり、
前記負極は、負極活物質にケイ素元素及び／又はスズ元素を含むものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の非水電解質二次電池は、負極活物質に由来する効果と電解液に由来する効果との協働により、優れた電池特性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電解液Ｅ３のＩＲスペクトルである。
【図２】電解液Ｅ４のＩＲスペクトルである。
【図３】電解液Ｅ７のＩＲスペクトルである。
【図４】電解液Ｅ８のＩＲスペクトルである。
【図５】電解液Ｅ１０のＩＲスペクトルである。
【図６】電解液Ｃ２のＩＲスペクトルである。
【図７】電解液Ｃ４のＩＲスペクトルである。
【図８】アセトニトリルのＩＲスペクトルである。
【図９】（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルである。
【図１０】（ＦＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルである。
【図１１】電解液Ｅ１１のＩＲスペクトルである。
【図１２】電解液Ｅ１２のＩＲスペクトルである。
【図１３】電解液Ｅ１３のＩＲスペクトルである。
【図１４】電解液Ｅ１４のＩＲスペクトルである。
【図１５】電解液Ｅ１５のＩＲスペクトルである。
【図１６】電解液Ｃ６のＩＲスペクトルである。
【図１７】ジメチルカーボネートのＩＲスペクトルである。
【図１８】電解液Ｅ１６のＩＲスペクトルである。
【図１９】電解液Ｅ１７のＩＲスペクトルである。
【図２０】電解液Ｅ１８のＩＲスペクトルである。
【図２１】電解液Ｃ７のＩＲスペクトルである。
【図２２】エチルメチルカーボネートのＩＲスペクトルである。
【図２３】電解液Ｅ１９のＩＲスペクトルである。
【図２４】電解液Ｅ２０のＩＲスペクトルである。
【図２５】電解液Ｅ２１のＩＲスペクトルである。
【図２６】電解液Ｃ８のＩＲスペクトルである。
【図２７】ジエチルカーボネートのＩＲスペクトルである。
【図２８】（ＦＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルである（１９００〜１６００ｃｍ−１）。
【図２９】評価例８の急速充放電の繰り返しに対する応答性の結果である。
【図３０】電解液Ｅ８のラマンスペクトルである。
【図３１】電解液Ｅ９のラマンスペクトルである。
【図３２】電解液Ｃ４のラマンスペクトルである。
【図３３】電解液Ｅ１１のラマンスペクトルである。
【図３４】電解液Ｅ１３のラマンスペクトルである。
【図３５】電解液Ｅ１５のラマンスペクトルである。
【図３６】電解液Ｃ６のラマンスペクトルである。
【図３７】評価例１２における、電池の複素インピーダンス平面プロットである。
【図３８】評価例１５における、リチウムイオン二次電池ＥＢ７のＤＳＣチャートである。
【図３９】評価例１５における、リチウムイオン二次電池ＣＢ５のＤＳＣチャートである。
【図４０】実施例２および比較例２のリチウム二次電池の充放電曲線である。
【図４１】実施例３のリチウムイオン二次電池の充放電曲線である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「ａ〜ｂ」は、下限ａおよび上限ｂをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。
【０００９】
本発明の非水電解質二次電池は、負極と、正極と、電解液とを含む。後述するように、電解液としては特殊なものを用い、かつ、負極活物質としてはケイ素及び／又はスズと炭素とを含むものを用いているが、正極は特に限定しない。本発明の非水電解質二次電池における電荷担体もまた特に限定しない。例えば、本発明の非水電解質二次電池はリチウムを電荷担体とする非水電解質二次電池（例えば、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池）であっても良いし、ナトリウムを電荷担体とする非水電解質二次電池（例えば、ナトリウム二次電池、ナトリウムイオン二次電池）であっても良い。
【００１０】
以下、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む電解液であって、前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏである電解液である電解液のことを、「本発明の電解液」ということがある。
【００１１】
なお、従来の電解液は、ＩｓとＩｏとの関係がＩｓ＜Ｉｏである。更に、本発明の電解液に含まれる塩、すなわち、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムをカチオンとするとともにアニオンの化学構造に硫黄元素を含む塩（支持塩、支持電解質ともいう）を、以下、必要に応じて「金属塩」または単に「塩」ということもある。
【００１２】
金属塩は、通常、電池の電解液に含まれるＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、など、支持電解質として用いられる化合物であれば良い。金属塩のカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属、およびアルミニウムを挙げることができる。金属塩のカチオンは、電解液を使用する電池の電荷担体と同一の金属イオンであるのが好ましい。例えば、本発明の電解液をリチウムイオン二次電池用の電解液として使用するのであれば、金属塩のカチオンはリチウムが好ましい。
【００１３】
塩のアニオンの化学構造は、ハロゲン、ホウ素、窒素、酸素、硫黄または炭素から選択される少なくとも１つの元素を含むと良い。ハロゲンまたはホウ素を含むアニオンの化学構造を具体的に例示すると、ＣｌＯ４、ＰＦ６、ＡｓＦ６、ＳｂＦ６、ＴａＦ６、ＢＦ４、ＳｉＦ６、Ｂ（Ｃ６Ｈ５）４、Ｂ（ｏｘａｌａｔｅ）２、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉを挙げることができる。
【００１４】
窒素、酸素、硫黄または炭素を含むアニオンの化学構造について、以下、具体的に説明する。
【００１５】
塩のアニオンの化学構造は、下記一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）で表される化学構造が好ましい。
【００１６】
（Ｒ１Ｘ１）（Ｒ２Ｘ２）Ｎ                        一般式（１）
（Ｒ１は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ２は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒ１とＲ２は、互いに結合して環を形成しても良い。
Ｘ１は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲａＰ＝Ｏ、ＲｂＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ２は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｃＰ＝Ｏ、ＲｄＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄは、Ｒ１またはＲ２と結合して環を形成しても良い。）
【００１７】
Ｒ３Ｘ３Ｙ                        一般式（２）
（Ｒ３は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｘ３は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｅＰ＝Ｏ、ＲｆＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｅ、Ｒｆは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｅ、Ｒｆは、Ｒ３と結合して環を形成しても良い。
Ｙは、Ｏ、Ｓから選択される。）
【００１８】
（Ｒ４Ｘ４）（Ｒ５Ｘ５）（Ｒ６Ｘ６）Ｃ                        一般式（３）
（Ｒ４は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ５は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
Ｒ６は、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６のうち、いずれか２つまたは３つが結合して環を形成しても良い。
Ｘ４は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｇＰ＝Ｏ、ＲｈＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ５は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｉＰ＝Ｏ、ＲｊＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ６は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｋＰ＝Ｏ、ＲｌＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｊ、Ｒｋ、Ｒｌは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｊ、Ｒｋ、Ｒｌは、Ｒ４、Ｒ５またはＲ６と結合して環を形成しても良い。）
【００１９】
上記一般式（１）〜（３）で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言について説明する。例えば「置換基で置換されていても良いアルキル基」であれば、アルキル基の水素の一つ若しくは複数が置換基で置換されているアルキル基、または、特段の置換基を有さないアルキル基を意味する。
【００２０】
「置換基で置換されていても良い」との文言における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、不飽和シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、ハロゲン、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ニトロ基、アルコキシ基、不飽和アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、シリル基等が挙げられる。これらの置換基はさらに置換されてもよい。また置換基が２つ以上ある場合、置換基は同一でも異なっていてもよい。
【００２１】
塩のアニオンの化学構造は、下記一般式（４）、一般式（５）または一般式（６）で表される化学構造がより好ましい。
【００２２】
（Ｒ７Ｘ７）（Ｒ８Ｘ８）Ｎ                        一般式（４）
（Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
また、Ｒ７とＲ８は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ７は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｍＰ＝Ｏ、ＲｎＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ８は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｏＰ＝Ｏ、ＲｐＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｍ、Ｒｎ、Ｒｏ、Ｒｐは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｍ、Ｒｎ、Ｒｏ、Ｒｐは、Ｒ７またはＲ８と結合して環を形成しても良い。）
【００２３】
Ｒ９Ｘ９Ｙ                        一般式（５）
（Ｒ９は、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ９は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｑＰ＝Ｏ、ＲｒＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｑ、Ｒｒは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｑ、Ｒｒは、Ｒ９と結合して環を形成しても良い。
Ｙは、Ｏ、Ｓから選択される。）
【００２４】
（Ｒ１０Ｘ１０）（Ｒ１１Ｘ１１）（Ｒ１２Ｘ１２）Ｃ              一般式（６）
（Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ（ＣＮ）ｆ（ＳＣＮ）ｇ（ＯＣＮ）ｈである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２のうちいずれか２つが結合して環を形成しても良く、その場合、環を形成する基は２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。また、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２の３つが結合して環を形成しても良く、その場合、３つのうち２つの基が２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たし、１つの基が２ｎ−１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈを満たす。
Ｘ１０は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｓＰ＝Ｏ、ＲｔＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ１１は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｕＰ＝Ｏ、ＲｖＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｘ１２は、ＳＯ２、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ、ＲｗＰ＝Ｏ、ＲｘＰ＝Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｓｉ＝Ｏから選択される。
Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、Ｒｘは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換基で置換されていても良いアルキル基、置換基で置換されていても良いシクロアルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和アルキル基、置換基で置換されていても良い不飽和シクロアルキル基、置換基で置換されていても良い芳香族基、置換基で置換されていても良い複素環基、置換基で置換されていても良いアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和アルコキシ基、置換基で置換されていても良いチオアルコキシ基、置換基で置換されていても良い不飽和チオアルコキシ基、ＯＨ、ＳＨ、ＣＮ、ＳＣＮ、ＯＣＮから選択される。
また、Ｒｓ、Ｒｔ、Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ、Ｒｘは、Ｒ１０、Ｒ１１またはＲ１２と結合して環を形成しても良い。）
【００２５】
上記一般式（４）〜（６）で表される化学構造における、「置換基で置換されていても良い」との文言の意味は、上記一般式（１）〜（３）で説明したのと同義である。
【００２６】
上記一般式（４）〜（６）で表される化学構造において、ｎは０〜６の整数が好ましく、０〜４の整数がより好ましく、０〜２の整数が特に好ましい。なお、上記一般式（４）〜（６）で表される化学構造の、Ｒ７とＲ８が結合、または、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜８の整数が好ましく、１〜７の整数がより好ましく、１〜３の整数が特に好ましい。
【００２７】
塩のアニオンの化学構造は、下記一般式（７）、一般式（８）または一般式（９）で表されるものがさらに好ましい。
【００２８】
（Ｒ１３ＳＯ２）（Ｒ１４ＳＯ２）Ｎ                    一般式（７）
（Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
また、Ｒ１３とＲ１４は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
【００２９】
Ｒ１５ＳＯ３                                      一般式（８）
【００３０】
（Ｒ１５は、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
【００３１】
（Ｒ１６ＳＯ２）（Ｒ１７ＳＯ２）（Ｒ１８ＳＯ２）Ｃ            一般式（９）
（Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８のうちいずれか２つが結合して環を形成しても良く、その場合、環を形成する基は２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。また、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８の３つが結合して環を形成しても良く、その場合、３つのうち２つの基が２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たし、１つの基が２ｎ−１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。）
【００３２】
上記一般式（７）〜（９）で表される化学構造において、ｎは０〜６の整数が好ましく、０〜４の整数がより好ましく、０〜２の整数が特に好ましい。なお、上記一般式（７）〜（９）で表される化学構造の、Ｒ１３とＲ１４が結合、または、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜８の整数が好ましく、１〜７の整数がより好ましく、１〜３の整数が特に好ましい。また、上記一般式（７）〜（９）で表される化学構造において、ａ、ｃ、ｄ、ｅが０のものが好ましい。
【００３３】
金属塩は、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ（以下、「ＬｉＴＦＳＡ」ということがある。）、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ（以下、「ＬｉＦＳＡ」ということがある。）、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、ＦＳＯ２（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉ、ＦＳＯ２（ＣＨ３ＳＯ２）ＮＬｉ、ＦＳＯ２（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）ＮＬｉ、またはＦＳＯ２（Ｃ２Ｈ５ＳＯ２）ＮＬｉが特に好ましい。
【００３４】
本発明の非水電解質二次電池における金属塩は、以上に説明したカチオンとアニオンをそれぞれ適切な数で組み合わせたものを採用すれば良い。本発明の電解液における金属塩は１種類を採用しても良いし、複数種を併用しても良い。
【００３５】
ヘテロ元素を有する有機溶媒としては、ヘテロ元素が窒素、酸素、硫黄、ハロゲンから選択される少なくとも１つである有機溶媒が好ましく、ヘテロ元素が窒素または酸素から選択される少なくとも１つである有機溶媒がより好ましい。また、ヘテロ元素を有する有機溶媒としては、ＮＨ基、ＮＨ２基、ＯＨ基、ＳＨ基などのプロトン供与基を有さない、非プロトン性溶媒が好ましい。
【００３６】
ヘテロ元素を有する有機溶媒（以下、単に「有機溶媒」ということがある。）を具体的に例示すると、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル等のニトリル類、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２−ジオキサン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロピラン、２−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類、イソプロピルイソシアネート、ｎ−プロピルイソシアネート、クロロメチルイソシアネート等のイソシアネート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸ビニル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のエステル類、グリシジルメチルエーテル、エポキシブタン、２−エチルオキシラン等のエポキシ類、オキサゾール、２−エチルオキサゾール、オキサゾリン、２−メチル−２−オキサゾリン等のオキサゾール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、無水酢酸、無水プロピオン酸等の酸無水物、ジメチルスルホン、スルホラン等のスルホン類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、１−ニトロプロパン、２−ニトロプロパン等のニトロ類、フラン、フルフラール等のフラン類、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン等の環状エステル類、チオフェン、ピリジン等の芳香族複素環類、テトラヒドロ−４−ピロン、１−メチルピロリジン、Ｎ−メチルモルフォリン等の複素環類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類を挙げることができる。
【００３７】
さらにヘテロ元素を有する有機溶媒として、下記一般式（１０）で表される鎖状カーボネートを挙げることもできる。
Ｒ１９ＯＣＯＯＲ２０                                  一般式（１０）
（Ｒ１９、Ｒ２０は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ、又は、環状アルキルを化学構造に含むＣｍＨｆＦｇＣｌｈＢｒｉＩｊのいずれかから選択される。ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｍ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ、２ｍ＝ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊを満たす。）
上記一般式（１０）で表される鎖状カーボネートにおいて、ｎは１〜６の整数が好ましく、１〜４の整数がより好ましく、１〜２の整数が特に好ましい。ｍは３〜８の整数が好ましく、４〜７の整数がより好ましく、５〜６の整数が特に好ましい。また、上記一般式
（１０）で表される鎖状カーボネートのうち、ジメチルカーボネート（以下、「ＤＭＣ」ということがある。）、ジエチルカーボネート（以下、「ＤＥＣ」ということがある。）、エチルメチルカーボネート（以下、「ＥＭＣ」ということがある。）が特に好ましい。
【００３８】
ヘテロ元素を有する有機溶媒としては、比誘電率が２０以上またはドナー性のエーテル酸素を有する溶媒が好ましく、そのような有機溶媒として、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、マロノニトリル等のニトリル類、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２−ジオキサン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロピラン、２−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン、ジメチルスルホキシド、スルホランを挙げることができ、特に、アセトニトリル（以下、「ＡＮ」ということがある。）、１，２−ジメトキシエタン（以下、「ＤＭＥ」ということがある。）が好ましい。
これらの有機溶媒は単独で電解液に用いても良いし、複数を併用しても良い。
【００３９】
本発明の電解液は、その振動分光スペクトルにおいて、電解液に含まれる有機溶媒由来のピーク強度につき、有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、有機溶媒本来のピークがシフトしたピーク（以下、「シフトピーク」ということがある。）の強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏであることを特徴とする。すなわち、本発明の電解液を振動分光測定に供し得られる振動分光スペクトルチャートにおいて、上記２つのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏとなる。
【００４０】
ここで、「有機溶媒本来のピーク」とは、有機溶媒のみを振動分光測定した場合のピーク位置（波数）に、観察されるピークを意味する。有機溶媒本来のピークの強度Ｉｏの値と、シフトピークの強度Ｉｓの値は、振動分光スペクトルにおける各ピークのベースラインからの高さまたは面積である。
【００４１】
本発明の電解液の振動分光スペクトルにおいて、有機溶媒本来のピークがシフトしたピークが複数存在する場合には、最もＩｓとＩｏの関係を判断しやすいピークに基づいて当該関係を判断すればよい。また、本発明の電解液にヘテロ元素を有する有機溶媒を複数種用いた場合には、最もＩｓとＩｏの関係を判断しやすい（最もＩｓとＩｏの差が顕著な）有機溶媒を選択し、そのピーク強度に基づいてＩｓとＩｏの関係を判断すればよい。また、ピークのシフト量が小さく、シフト前後のピークが重なってなだらかな山のように見える場合は、既知の手段を用いてピーク分離を行い、ＩｓとＩｏの関係を判断してもよい。
【００４２】
なお、ヘテロ元素を有する有機溶媒を複数種用いた電解液の振動分光スペクトルにおいては、カチオンと最も配位し易い有機溶媒（以下、「優先配位溶媒」ということがある。）のピークが他に優先してシフトする。ヘテロ元素を有する有機溶媒を複数種用いた電解液において、ヘテロ元素を有する有機溶媒全体に対する優先配位溶媒の質量％は、４０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、８０％以上が特に好ましい。また、ヘテロ元素を有する有機溶媒を複数種用いた電解液において、ヘテロ元素を有する有機溶媒全体に対する優先配位溶媒の体積％は、４０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、８０％以上が特に好ましい。
【００４３】
本発明の電解液の振動分光スペクトルにおける上記２つのピーク強度の関係は、Ｉｓ＞２×Ｉｏの条件を満たすことが好ましく、Ｉｓ＞３×Ｉｏの条件を満たすことがより好ましく、Ｉｓ＞５×Ｉｏの条件を満たすことがさらに好ましく、Ｉｓ＞７×Ｉｏの条件を満たすことが特に好ましい。最も好ましいのは、本発明の電解液の振動分光スペクトルにおいて、有機溶媒本来のピークの強度Ｉｏが観察されず、シフトピークの強度Ｉｓが観察される電解液である。当該電解液においては、電解液に含まれる有機溶媒の分子すべてが金属塩と完全に溶媒和していることを意味する。本発明の電解液は、電解液に含まれる有機溶媒の分子すべてが金属塩と完全に溶媒和している状態（Ｉｏ＝０の状態）が最も好ましい。
【００４４】
本発明の電解液においては、金属塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）が、相互作用を及ぼしていると推定される。具体的には、金属塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）のヘテロ元素とが、配位結合を形成し、金属塩とヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）からなる安定なクラスターを形成していると推定される。このクラスターは、後述する実施例の結果からみて、概ね、金属塩１分子に対し、ヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）２分子が配位することにより形成されていると推定される。この点を考慮すると、本発明の電解液における、金属塩１モルに対するヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）のモル範囲は、１．４モル以上３．５モル未満が好ましく、１．５モル以上３．１モル以下がより好ましく、１．６モル以上３モル以下がさらに好ましい。
【００４５】
本発明の電解液においては、概ね、金属塩１分子に対し、ヘテロ元素を有する有機溶媒（または優先配位溶媒）２分子が配位することによりクラスター形成されていると推定されるため、本発明の電解液の濃度（ｍｏｌ／Ｌ）は、金属塩および有機溶媒それぞれの分子量と、溶液にした場合の密度に依存する。そのため、本発明の電解液の濃度を一概に規定することは適当でない。
【００４６】
本発明の電解液の濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を表１に個別に例示する。
【００４７】
【表１】
2015088475.tif 000003
【００４８】
クラスターを形成している有機溶媒と、クラスターの形成に関与していない有機溶媒とは、それぞれの存在環境が異なる。そのため、振動分光測定において、クラスターを形成している有機溶媒由来のピークは、クラスターの形成に関与していない有機溶媒由来のピーク（有機溶媒本来のピーク）の観察される波数から、高波数側または低波数側にシフトして観察される。すなわち、シフトピークは、クラスターを形成している有機溶媒のピークに相当する。
【００４９】
振動分光スペクトルとしては、ＩＲスペクトルまたはラマンスペクトルを挙げることができる。ＩＲ測定の測定方法としては、ヌジョール法、液膜法などの透過測定方法、ＡＴＲ法などの反射測定方法を挙げることができる。ＩＲスペクトルまたはラマンスペクトルのいずれを選択するかについては、本発明の電解液の振動分光スペクトルにおいて、ＩｓとＩｏの関係を判断しやすいスペクトルの方を選択すれば良い。なお、振動分光測定は、大気中の水分の影響を軽減または無視できる条件で行うのがよい。例えば、ドライルーム、グローブボックスなどの低湿度または無湿度条件下でＩＲ測定を行うこと、または、電解液を密閉容器に入れたままの状態でラマン測定を行うのがよい。
【００５０】
ここで、金属塩としてＬｉＴＦＳＡ、有機溶媒としてアセトニトリルを含む本発明の電解液におけるピークにつき、具体的に説明する。
【００５１】
アセトニトリルのみをＩＲ測定した場合、ＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来するピークが通常２１００〜２４００ｃｍ−１付近に観察される。
【００５２】
ここで、従来の技術常識に従い、アセトニトリル溶媒に対しＬｉＴＦＳＡを１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解して電解液とした場合を想定する。アセトニトリル１Ｌは約１９ｍｏｌに該当するので、従来の電解液１Ｌには、１ｍｏｌのＬｉＴＦＳＡと１９ｍｏｌのアセトニトリルが存在する。そうすると、従来の電解液においては、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和している（Ｌｉに配位している）アセトニトリルと同時に、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和していない（Ｌｉに配位していない）アセトニトリルが多数存在する。さて、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和しているアセトニトリル分子と、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和していないアセトニトリル分子とは、アセトニトリル分子の置かれている環境が異なるので、ＩＲスペクトルにおいては、両者のアセトニトリルピークが区別して観察される。より具体的には、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和していないアセトニトリルのピークは、アセトニトリルのみをＩＲ測定した場合と同様の位置（波数）に観察されるが、他方、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和しているアセトニトリルのピークは、ピーク位置（波数）が高波数側にシフトして観察される。
【００５３】
そして、従来の電解液の濃度においては、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和していないアセトニトリルが多数存在するのであるから、従来の電解液の振動分光スペクトルにおいて、アセトニトリル本来のピークの強度Ｉｏと、アセトニトリル本来のピークがシフトしたピークの強度Ｉｓとの関係は、Ｉｓ＜Ｉｏとなる。
【００５４】
他方、本発明の電解液は従来の電解液と比較してＬｉＴＦＳＡの濃度が高く、かつ、電解液においてＬｉＴＦＳＡと溶媒和している（クラスターを形成している）アセトニトリル分子の数が、ＬｉＴＦＳＡと溶媒和していないアセトニトリル分子の数よりも多い。そうすると、本発明の電解液の振動分光スペクトルにおける、アセトニトリル本来のピークの強度Ｉｏと、アセトニトリル本来のピークがシフトしたピークの強度Ｉｓとの関係は、Ｉｓ＞Ｉｏとなる。
【００５５】
表２に、本発明の電解液の振動分光スペクトルにおいて、ＩｏおよびＩｓの算出に有用と考えられる有機溶媒の波数と、その帰属を例示する。なお、振動分光スペクトルの測定装置、測定環境、測定条件に因って、観察されるピークの波数が以下の波数と異なる場合があることを付け加えておく。
【００５６】
【表２】
2015088475.tif 000004
【００５７】
有機溶媒の波数とその帰属につき、公知のデータを参考としてもよい。参考文献として、日本分光学会測定法シリーズ１７  ラマン分光法、濱口宏夫、平川暁子、学会出版センター、２３１〜２４９頁を挙げる。また、コンピュータを用いた計算でも、ＩｏおよびＩｓの算出に有用と考えられる有機溶媒の波数と、有機溶媒と金属塩が配位した場合の波数シフトを予測することができる。例えば、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９（登録商標、ガウシアン社）を用い、密度汎関数をＢ３ＬＹＰ、基底関数を６−３１１Ｇ＋＋（ｄ，ｐ）として計算すればよい。当業者は、表２の記載、公知のデータ、コンピュータでの計算結果を参考にして、有機溶媒のピークを選定し、ＩｏおよびＩｓを算出することができる。
【００５８】
本発明の電解液は、従来の電解液と比較して、金属塩と有機溶媒の存在環境が異なり、かつ、金属塩濃度が高いため、電解液中の金属イオン輸送速度の向上（特に、金属がリチウムの場合、リチウム輸率の向上）、電極と電解液界面の反応速度の向上、電池のハイレート充放電時に起こる電解液の塩濃度の偏在の緩和、電気二重層容量の増大などが期待できる。さらに、本発明の電解液においては、ヘテロ元素を有する有機溶媒の大半が金属塩とクラスターを形成していることから、電解液に含まれる有機溶媒の蒸気圧が低くなる。その結果として、本発明の電解液からの有機溶媒の揮発が低減できる。
【００５９】
本発明の電解液の製造方法を説明する。本発明の電解液は従来の電解液と比較して金属塩の含有量が多いため、固体（粉体）の金属塩に有機溶媒を加える製造方法では凝集体が得られてしまい、溶液状態の電解液を製造するのが困難である。よって、本発明の電解液の製造方法においては、有機溶媒に対し金属塩を徐々に加え、かつ、電解液の溶液状態を維持しながら製造することが好ましい。
【００６０】
金属塩と有機溶媒の種類に因り、本発明の電解液は、従来考えられてきた飽和溶解度を超えて金属塩が有機溶媒に溶解している液体を包含する。そのような本発明の電解液の製造方法は、ヘテロ元素を有する有機溶媒と金属塩とを混合し、金属塩を溶解して、第１電解液を調製する第１溶解工程と、撹拌及び／又は加温条件下、前記第１電解液に前記金属塩を加え、前記金属塩を溶解し、過飽和状態の第２電解液を調製する第２溶解工程と、撹拌及び／又は加温条件下、前記第２電解液に前記金属塩を加え、前記金属塩を溶解し、第３電解液を調製する第３溶解工程を含む。
【００６１】
ここで、上記「過飽和状態」とは、撹拌及び／又は加温条件を解除した場合、または、振動等の結晶核生成エネルギーを与えた場合に、電解液から金属塩結晶が析出する状態のことを意味する。第２電解液は「過飽和状態」であり、第１電解液および第３電解液は「過飽和状態」でない。
【００６２】
換言すると、本発明の電解液の上記製造方法は、熱力学的に安定な液体状態であり従来の金属塩濃度を包含する第１電解液を経て、熱力学的に不安定な液体状態の第２電解液を経由し、そして、熱力学的に安定な新たな液体状態の第３電解液、すなわち本発明の電解液となる。
【００６３】
安定な液体状態の第３電解液は通常の条件で液体状態を保つことから、第３電解液においては、例えば、リチウム塩１分子に対し有機溶媒２分子で構成されこれらの分子間の強い配位結合によって安定化されたクラスターがリチウム塩の結晶化を阻害していると推定される。
【００６４】
第１溶解工程は、ヘテロ原子を有する有機溶媒と金属塩とを混合し、金属塩を溶解して、第１電解液を調製する工程である。
【００６５】
ヘテロ原子を有する有機溶媒と金属塩とを混合するためには、ヘテロ原子を有する有機溶媒に対し金属塩を加えても良いし、金属塩に対しヘテロ原子を有する有機溶媒を加えても良い。
【００６６】
第１溶解工程は、撹拌及び／又は加温条件下で行われるのが好ましい。撹拌速度については適宜設定すればよい。加温条件については、ウォーターバスまたはオイルバスなどの恒温槽で適宜制御するのが好ましい。金属塩の溶解時には溶解熱が発生するので、熱に不安定な金属塩を用いる場合には、温度条件を厳密に制御することが好ましい。また、あらかじめ、有機溶媒を冷却しておいても良いし、第１溶解工程を冷却条件下で行ってもよい。
【００６７】
第１溶解工程と第２溶解工程は連続して実施しても良いし、第１溶解工程で得た第１電解液を一旦保管（静置）しておき、一定時間経過した後に、第２溶解工程を実施しても良い。
【００６８】
第２溶解工程は、撹拌及び／又は加温条件下、第１電解液に金属塩を加え、金属塩を溶解し、過飽和状態の第２電解液を調製する工程である。
【００６９】
第２溶解工程は、熱力学的に不安定な過飽和状態の第２電解液を調製するため、撹拌及び／又は加温条件下で行うことが必須である。ミキサー等の撹拌器を伴った撹拌装置で第２溶解工程を行うことにより、撹拌条件下としても良いし、撹拌子と撹拌子を動作させる装置（スターラー）を用いて第２溶解工程を行うことにより、撹拌条件下としても良い。加温条件については、ウォーターバスまたはオイルバスなどの恒温槽で適宜制御するのが好ましい。もちろん、撹拌機能と加温機能を併せ持つ装置またはシステムを用いて第２溶解工程を行うことが特に好ましい。なお、ここでいう加温とは、対象物を常温（２５℃）以上の温度に温めることを指す。加温温度は３０℃以上であるのがより好ましく、３５℃以上であるのがさらに好ましい。また、加温温度は、有機溶媒の沸点よりも低い温度であるのが良い。
【００７０】
第２溶解工程において、加えた金属塩が十分に溶解しない場合には、撹拌速度の増加及び／又はさらなる加温を実施する。この場合には、第２溶解工程の電解液にヘテロ原子を有する有機溶媒を少量加えてもよい。
【００７１】
第２溶解工程で得た第２電解液を一旦静置すると金属塩の結晶が析出してしまうので、第２溶解工程と第３溶解工程は連続して実施するのが好ましい。
【００７２】
第３溶解工程は、撹拌及び／又は加温条件下、第２電解液に金属塩を加え、金属塩を溶解し、第３電解液を調製する工程である。第３溶解工程では、過飽和状態の第２電解液に金属塩を加え、溶解する必要があるので、第２溶解工程と同様に撹拌及び／又は加温条件下で行うことが必須である。具体的な撹拌及び／又は加温条件は、第２溶解工程の条件と同様である。
【００７３】
第１溶解工程、第２溶解工程および第３溶解工程を通じて加えた有機溶媒と金属塩とのモル比が概ね２：１程度となれば、第３電解液（本発明の電解液）の製造が終了する。撹拌及び／又は加温条件を解除しても、本発明の電解液から金属塩結晶は析出しない。これらの事情からみて、本発明の電解液は、例えば、リチウム塩１分子に対し有機溶媒２分子からなり、これらの分子間の強い配位結合によって安定化されたクラスターを形成していると推定される。
【００７４】
なお、本発明の電解液を製造するにあたり、金属塩と有機溶媒の種類に因り、各溶解工程での処理温度において、上記過飽和状態を経由しない場合であっても、上記第１〜３溶解工程で述べた具体的な溶解手段を用いて本発明の電解液を適宜製造することができる。
【００７５】
また、本発明の電解液の製造方法においては、製造途中の電解液を振動分光測定する振動分光測定工程を有するのが好ましい。具体的な振動分光測定工程としては、例えば、製造途中の各電解液を一部サンプリングして振動分光測定に供する方法でも良いし、各電解液をｉｎ  ｓｉｔｕ（その場）で振動分光測定する方法でも良い。電解液をｉｎ  ｓｉｔｕで振動分光測定する方法としては、透明なフローセルに製造途中の電解液を導入して振動分光測定する方法、または、透明な製造容器を用いて該容器外からラマン測定する方法を挙げることができる。
【００７６】
本発明の電解液の製造方法に振動分光測定工程を含めることにより、電解液におけるＩｓとＩｏとの関係を製造途中で確認できるため、製造途中の電解液が本発明の電解液に達したのか否かを判断することができるし、また、製造途中の電解液が本発明の電解液に達していない場合にどの程度の量の金属塩を追加すれば本発明の電解液に達するのかを把握することができる。
【００７７】
本発明の電解液には、上記ヘテロ元素を有する有機溶媒以外に、低極性（低誘電率）または低ドナー数であって、金属塩と特段の相互作用を示さない溶媒、すなわち、本発明の電解液における上記クラスターの形成および維持に影響を与えない溶媒を加えることができる。このような溶媒を本発明の電解液に加えることにより、本発明の電解液の上記クラスターの形成を保持したままで、電解液の粘度を低くする効果が期待できる。
【００７８】
金属塩と特段の相互作用を示さない溶媒としては、具体的にベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、１−メチルナフタレン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンを例示することができる。
【００７９】
また、本発明の電解液には、上記ヘテロ元素を有する有機溶媒以外に、難燃性の溶媒を加えることができる。難燃性の溶媒を本発明の電解液に加えることにより、本発明の電解液の安全度をさらに高めることができる。難燃性の溶媒としては、四塩化炭素、テトラクロロエタン、ハイドロフルオロエーテルなどのハロゲン系溶媒、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルなどのリン酸誘導体を例示することができる。
【００８０】
さらに、本発明の電解液をポリマーや無機フィラーと混合し混合物とすると、当該混合物が電解液を封じ込め、擬似固体電解質となる。擬似固体電解質を電池の電解液として用いることで、電池における電解液の液漏れを抑制することができる。
【００８１】
上記ポリマーとしては、リチウムイオン二次電池などの電池に使用されるポリマーや一般的な化学架橋したポリマーを採用することができる。特に、ポリフッ化ビニリデンやポリヘキサフルオロプロピレンなど電解液を吸収しゲル化し得るポリマーや、ポリエチレンオキシドなどのポリマーにイオン導電性基を導入したものが好適である。
【００８２】
具体的なポリマーとしては、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリグリシドール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリクロトン酸、ポリアンゲリカ酸、カルボキシメチルセルロースなどのポリカルボン酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネート、無水マレイン酸とグリコール類を共重合した不飽和ポリエステル、置換基を有するポリエチレンオキシド誘導体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を例示できる。また、上記ポリマーとして、上記具体的なポリマーを構成する二種類以上のモノマーを共重合させた共重合体を選択しても良い。
【００８３】
上記ポリマーとして、多糖類も好適である。具体的な多糖類として、グリコーゲン、セルロース、キチン、アガロース、カラギーナン、ヘパリン、ヒアルロン酸、ペクチン、アミロペクチン、キシログルカン、アミロースを例示できる。また、これら多糖類を含む材料を上記ポリマーとして採用してもよく、当該材料として、アガロースなどの多糖類を含む寒天を例示することができる。
【００８４】
上記無機フィラーとしては、酸化物や窒化物などの無機セラミックスが好ましい。
【００８５】
無機セラミックスはその表面に親水性および疎水性の官能基を有している。そのため、当該官能基が電解液を引き付けることにより、無機セラミックス内に導電性通路が形成され得る。さらに、電解液で分散した無機セラミックスは前記官能基により無機セラミックス同士のネットワークを形成し、電解液を封じ込める役割を果たし得る。無機セラミックスのこのような機能により、電池における電解液の液漏れをさらに好適に抑制することができる。無機セラミックスの上記機能を好適に発揮するために、無機セラミックスは粒子形状のものが好ましく、特にその粒子径がナノ水準のものが好ましい。
【００８６】
無機セラミックスの種類としては、一般的なアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、リチウムリン酸塩などを挙げることができる。また、無機セラミックス自体にリチウム伝導性があるものでも良く、具体的には、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＩ、ＬｉＩ−Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＯＨ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３、Ｌｉ−βＡｌ２Ｏ３、ＬｉＴａＯ３を例示することができる。
【００８７】
無機フィラーとしてガラスセラミックスを採用してもよい。ガラスセラミックスはイオン性液体を封じ込めることができるので、本発明の電解液に対しても同様の効果を期待できる。ガラスセラミックスとしては、ｘＬｉ２Ｓ−（１−ｘ）Ｐ２Ｓ５で表される化合物、ならびに、当該化合物のＳの一部を他の元素で置換したもの、および、当該化合物のＰの一部をゲルマニウムに置換したものを例示できる。
【００８８】
本発明の電解液における密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）は、好ましくはｄ≧１．２またはｄ≦２．２であり、１．２≦ｄ≦２．２の範囲内がより好ましく、１．２５≦ｄ≦２．０の範囲内がより好ましく、１．３≦ｄ≦１．８の範囲内がさらに好ましく、１．３≦ｄ≦１．６の範囲内が特に好ましい。なお、本発明の電解液における密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）は、２０℃での密度を意味する。以下に説明するｄ／ｃは上記ｄを塩濃度ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）で除した値である。
【００８９】
本発明の電解液におけるｄ／ｃは０．１５≦ｄ／ｃ≦０．７１であり、０．１５≦ｄ／ｃ≦０．５６の範囲内が好ましく、０．２５≦ｄ／ｃ≦０．５６の範囲内がより好ましく、０．２６≦ｄ／ｃ≦０．５０の範囲内がさらに好ましく、０．２７≦ｄ／ｃ≦０．４７の範囲内が特に好ましい。
【００９０】
本発明の電解液におけるｄ／ｃは、金属塩と有機溶媒を特定した場合でも規定することができる。例えば、金属塩としてＬｉＴＦＳＡ、有機溶媒としてＤＭＥを選択した場合には、ｄ／ｃは０．４２≦ｄ／ｃ≦０．５６の範囲内が好ましく、０．４４≦ｄ／ｃ≦０．５２の範囲内がより好ましい。金属塩としてＬｉＴＦＳＡ、有機溶媒としてＡＮを選択した場合には、ｄ／ｃは０．３５≦ｄ／ｃ≦０．４１の範囲内が好ましく、０．３６≦ｄ／ｃ≦０．３９の範囲内がより好ましい。金属塩としてＬｉＦＳＡ、有機溶媒としてＤＭＥを選択した場合には、ｄ／ｃは０．３２≦ｄ／ｃ≦０．４６の範囲内が好ましく、０．３４≦ｄ／ｃ≦０．４２の範囲内がより好ましい。金属塩としてＬｉＦＳＡ、有機溶媒としてＡＮを選択した場合には、ｄ／ｃは０．２５≦ｄ／ｃ≦０．４８の範囲内が好ましく、０．２５≦ｄ／ｃ≦０．３８の範囲がより好ましく、０．２５≦ｄ／ｃ≦０．３１の範囲内がさらに好ましく、０．２６≦ｄ／ｃ≦０．２９の範囲内がなお好ましい。金属塩としてＬｉＦＳＡ、有機溶媒としてＤＭＣを選択した場合には、ｄ／ｃは０．３２≦ｄ／ｃ≦０．４６の範囲内が好ましく、０．３４≦ｄ／ｃ≦０．４２の範囲内がより好ましい。金属塩としてＬｉＦＳＡ、有機溶媒としてＥＭＣを選択した場合には、ｄ／ｃは０．３４≦ｄ／ｃ≦０．５０の範囲内が好ましく、０．３７≦ｄ／ｃ≦０．４５の範囲内がより好ましい。金属塩としてＬｉＦＳＡ、有機溶媒としてＤＥＣを選択した場合には、ｄ／ｃは０．３６≦ｄ／ｃ≦０．５４の範囲内が好ましく、０．３９≦ｄ／ｃ≦０．４８の範囲内がより好ましい。
【００９１】
本発明の電解液は、従来の電解液と比較して、金属塩と有機溶媒の存在環境が異なり、密度が高いため、電解液中の金属イオン輸送速度の向上（特に、金属がリチウムの場合、リチウム輸率の向上）、電極と電解液界面の反応速度の向上、電池のハイレート充放電時に起こる電解液の塩濃度の偏在の緩和、電気二重層容量増大などが期待できる。さらに、本発明の電解液においては、密度が高いことから、電解液に含まれる有機溶媒の蒸気圧が低くなる。その結果として、本発明の電解液からの有機溶媒の揮発が低減できる。
【００９２】
また、このような本発明の電解液の粘度は、従来の電解液の粘度と比較して高い。このため、本発明の電解液を用いた本発明の非水電解質二次電池であれば、仮に電池が破損したとしても、電解液漏れが抑制される。また、従来の電解液を用いた非水電解質二次電池は、高速充放電サイクル時に容量減少が顕著であった。その理由の一つとして、急速に充放電を繰り返した際の電解液中に生じたＬｉ濃度ムラに因り、電極との反応界面に十分な量のＬｉを電解液が供給できなくなったこと、つまり、電解液のＬｉ濃度の偏在が考えられる。しかしながら、本発明の電解液の金属濃度は、従来の電解液に対して高い。例えば本発明の電解液の好ましいＬｉ濃度は、一般的な電解液のＬｉ濃度の２〜５倍程度である。このようにＬｉを高濃度で含む本発明の電解液においては、Ｌｉの偏在が軽減されると考えられ、その結果、高速充放電サイクル時の容量低下が抑制されると考えられる。また、本発明の電解液が高粘度であることにより、電極界面における電解液の保液性が向上し、電極界面で電解液が不足する状態（いわゆる液枯れ状態）を抑制することも、高速充放電サイクル時の容量低下が抑制された一因と考えられる。
【００９３】
ところで、本発明の電解液は金属塩のカチオンを高濃度で含有する。このため、本発明の電解液中において、隣り合うカチオン間の距離は極めて近い。そして、非水系二次電池の充放電時にリチウムイオン等のカチオンが正極と負極との間を移動する際には、移動先の電極に直近のカチオンが先ず当該電極に供給される。そして、供給された当該カチオンがあった場所には、当該カチオンに隣り合う他のカチオンが移動する。つまり、本発明の電解液中においては、隣り合うカチオンが供給対象となる電極に向けて順番に一つずつ位置を変えるという、ドミノ倒し様の現象が生じていると予想される。このため、充放電時のカチオンの移動距離は短く、その分だけカチオンの移動速度が高いと考えられる。そして、このことに起因して、本発明の電解液を有する本発明の非水系二次電池の反応速度は高いと考えられる。
【００９４】
本発明の電解液の粘度η（ｍＰａ・ｓ）について述べると、１０＜η＜５００の範囲が好ましく、１２＜η＜４００の範囲がより好ましく、１５＜η＜３００の範囲がさらに好ましく、１８＜η＜１５０の範囲が特に好ましく、２０＜η＜１４０の範囲が最も好ましい。
【００９５】
また、電解液のイオン伝導度σ（ｍＳ／ｃｍ）は高ければ高いほど、好適にイオンを移動することができ、優れた電池の電解液となり得る。本発明の電解液のイオン伝導度σ（ｍＳ／ｃｍ）につき、あえて、上限を含めた好適な範囲を示すと、２＜σ＜２００の範囲が好ましく、３＜σ＜１００の範囲がより好ましく、４＜σ＜５０の範囲がさらに好ましく、５＜σ＜３５の範囲が特に好ましい。
【００９６】
本発明の非水電解質二次電池における負極は、負極活物質に、ケイ素元素及び／又はスズ元素を含む。上述したように、ケイ素およびスズは、非水電解質二次電池の容量を大きく向上させ得る負極活物質であることが知られている。ケイ素およびスズは１４族元素に属する。これらの単体は単位体積（質量）あたり多数の電荷担体（リチウムイオン等）を吸蔵および放出し得るため、高容量の負極活物質となる。しかしその一方で、これらを負極活物質として用いた非水電解質二次電池は比較的レート特性に劣る。これに対して炭素を負極活物質として用いた非水電解質二次電池はレート特性に優れる。したがって、両者を負極活物質として併用することで、非水電解質二次電池を高容量にでき、かつ非水電解質二次電池に優れたレート特性を付与できる。
【００９７】
ケイ素は負極活物質として用いた場合の理論容量が大きい反面、充放電時の体積変化が大きい。したがって、ケイ素元素を含む負極活物質としては、Ｓｉ相とケイ素酸化物相との２相に不均化されたＳｉＯｘ（０．３≦ｘ≦１．６）を用いるのが特に好ましい。ＳｉＯｘにおけるＳｉ相は、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る。このＳｉ相は、リチウムイオンの吸蔵および放出に伴って体積変化（すなわち膨張および収縮）する。ケイ素酸化物相は、ＳｉＯ２等からなり、Ｓｉ相に比べて充放電に伴う体積変化が少ない。つまり、負極活物質としてのＳｉＯｘは、Ｓｉ相により高容量を実現するとともに、ケイ素酸化物相を有することにより負極活物質（或いは負極）全体の体積変化を抑制する。なお、ｘが下限値未満であると、Ｓｉの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎてサイクル特性が低下する。一方、ｘが上限値を超えると、Ｓｉ比率が過小になってエネルギー密度が低下する。ｘの範囲は０．５≦ｘ≦１．５であるのがより好ましく、０．７≦ｘ≦１．２であるのがさらに好ましい。なお、上記したＳｉＯｘにおいては、非水電解質二次電池の充放電時にリチウム元素とＳｉ相に含まれるケイ素元素とによる合金化反応が生じると考えられている。そして、この合金化反応が非水電解質二次電池（リチウムイオン二次電池）の充放電に寄与すると考えられている。後述するスズ元素を含む負極活物質についても、同様に、スズ元素とリチウム元素との合金化反応によって充放電できると考えられている。
【００９８】
スズ元素を含む負極活物質としては、Ｓｎ単体、スズ合金（Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｏ−Ｓｎ合金）、アモルファススズ酸化物、スズケイ素酸化物等が挙げられる。このうち、アモルファススズ酸化物としてはＳｎＢ０．４Ｐ０．６Ｏ３．１が例示される。スズケイ素酸化物としてはＳｎＳｉＯ３が例示される。
【００９９】
上記したケイ素元素を含む負極活物質、および、スズ元素を含む負極活物質は、炭素元素を含む材料（炭素材料）と複合化して用いることも可能である。これらを各々単独で用いるのではなく複合化して用いることで、特にケイ素及び／又はスズの構造が安定化し、負極の耐久性が向上する。具体的には、黒鉛等の炭素材料は、ケイ素単体やスズ単体と比べて充放電時における体積変化の少ない材料である。したがって、ケイ素元素を含む負極活物質やスズ元素を含む負極活物質を、このような炭素材料と複合化することで、充放電時における体積変化に起因する負極の破損等を抑制でき、負極の耐久性が向上する。そしてその結果、非水電解質二次電池のサイクル特性が向上する。ケイ素元素を含む負極活物質及び／又はスズ元素を含む負極活物質と、炭素材料との複合化は、既知の方法で行なえば良い。
【０１００】
炭素材料としては、黒鉛、ハードカーボン（難黒鉛化性炭素）、ソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）等を好ましく使用できる。黒鉛は、天然、人造を問わず、その粒径もまた特に限定しない。
【０１０１】
さらに、上記した負極活物質は、非水電解質二次電池用の負極活物質の少なくとも一部を構成すれば良く、一般的な負極活物質を併用することも可能である。
【０１０２】
上記したケイ素元素を含む負極活物質、および、スズ元素を含む負極活物質に併用可能な一般的な負極活物質としては、リチウム等の電荷担体を吸蔵および放出し得る一般的なものを使用可能である。例えば、非水電解質二次電池がリチウムイオン二次電池である場合には、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る材料を選択すれば良い。より詳しくは、Ｌｉ等の電荷担体と合金化可能な元素（単体）、当該元素を含む合金、または当該元素を含む化合物であれば良い。具体的には、負極活物質として、Ｌｉや、炭素、ケイ素、ゲルマニウムなどの１４族元素、アルミニウム、インジウムなどの１３族元素、亜鉛、カドミウムなどの１２族元素、アンチモン、ビスマスなどの１５族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの１１族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。ケイ素などを負極活物質に採用すると、ケイ素１原子が複数のリチウムと反応するため、高容量の活物質となるが、リチウムの吸蔵および放出に伴う体積の膨張および収縮が顕著となるとの問題が生じる恐れがあるため、当該恐れの軽減のために、ケイ素などの単体に遷移金属などの他の元素を組み合わせた合金または化合物を負極活物質として採用するのも好適である。合金または化合物の具体例としては、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｏ−Ｓｎ合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するＳｉＯｘ（０．３≦ｘ≦１．６）などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質として、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＷＯ２、ＭｏＯ２、Ｆｅ２Ｏ３等の酸化物、または、Ｌｉ３−ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。
【０１０３】
上記した各種の負極活物質を、ケイ素元素及び／又はスズ元素を含む負極活物質と併用する場合にも、負極活物質の主たる構成要素はケイ素元素を含む負極活物質及び／又はスズ元素を含む負極活物質であるのが良い。具体的には、負極活物質全体の５０質量％以上をケイ素元素を含む負極活物質及び／又はスズ元素を含む負極活物質が占めるのが好ましく、８０質量％以上をケイ素元素を含む負極活物質及び／又はスズ元素を含む負極活物質が占めるのがより好ましい。
【０１０４】
負極は、集電体と、集電体の表面に結着させた負極活物質層を有する。負極活物質に関しては既述した。
【０１０５】
集電体は、非水電解質二次電池の放電または充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子高伝導体をいう。集電体としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、ならびにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。
【０１０６】
集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
負極活物質層は負極活物質、ならびに必要に応じて結着剤及び／又は導電助剤を含む。
【０１０８】
結着剤は活物質および導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。
【０１０９】
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂を例示することができる。
【０１１０】
また、結着剤として、親水基を有するポリマーを採用してもよい。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基などリン酸系の基などが例示される。中でも、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリメタクリル酸など、分子中にカルボキシル基を含むポリマー、またはポリ（ｐ−スチレンスルホン酸）などのスルホ基を含むポリマーが好ましい。
【０１１１】
ポリアクリル酸、あるいはアクリル酸とビニルスルホン酸との共重合体など、カルボキシル基及び／又はスルホ基を多く含むポリマーは水溶性となる。したがって親水基を有するポリマーは、水溶性ポリマーであることが好ましく、一分子中に複数のカルボキシル基及び／又はスルホ基を含むポリマーが好ましい。
【０１１２】
分子中にカルボキシル基を含むポリマーは、例えば、酸モノマーを重合する、あるいはポリマーにカルボキシル基を付与する、などの方法で製造することができる。酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、ペンテン酸、アンジェリカ酸、チグリン酸など分子中に一つのカルボキシル基をもつ酸モノマー、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸、マレイン酸、２−ペンテン二酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、２，４−ヘキサジエン二酸、アセチレンジカルボン酸など分子内に二つ以上のカルボキシル基をもつ酸モノマーなどが例示される。これらから選ばれる二種以上のモノマーを重合してなる共重合ポリマーを用いてもよい。
【０１１３】
例えば特開２０１３−０６５４９３号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体からなり、カルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造があることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどをトラップし易くなると考えられている。さらに、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてカルボキシル基が多く酸性度が高まると共に、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。そのため、この結着剤を用いて形成された負極をもつ二次電池は、初期効率が向上し、入出力特性が向上する。
【０１１４】
負極活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、負極活物質：結着剤＝１：０．００５〜１：０．３であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。
【０１１５】
導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）、気相法炭素繊維（Ｖａｐｏｒ  Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ：ＶＧＣＦ）、および各種金属粒子などが例示される。これらの導電助剤を単独または二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。負極活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、負極活物質：導電助剤＝１：０．０１〜１：０．５であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると負極活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。
【０１１６】
非水電解質二次電池に用いられる正極は、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る正極活物質を有する。正極は、集電体と、集電体の表面に結着させた正極活物質層を有する。正極活物質層は正極活物質、ならびに必要に応じて結着剤及び／又は導電助剤を含む。正極の集電体は、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はなく、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、ならびにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。正極の電位をリチウム基準で４V以上とする場合には、集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。
【０１１７】
具体的には、正極用集電体として、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度９９．０％以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、ＡＬ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系が挙げられる。
【０１１８】
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金として、具体的には、例えばＪＩＳ  Ａ１０８５、Ａ１Ｎ３０等のＡ１０００系合金（純アルミニウム系)、ＪＩＳ  Ａ３００３、Ａ３００４等のＡ３０００系合金（Ａｌ−Ｍｎ系）、ＪＩＳ  Ａ８０７９、Ａ８０２１等のＡ８０００系合金（Ａｌ−Ｆｅ系）が挙げられる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。
【０１１９】
集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１２０】
正極の結着剤および導電助剤は負極で説明したものと同様である。
【０１２１】
正極活物質としては、層状化合物のＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＤｅＯｆ(０．２≦ａ≦１．２、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｅ＜１、ＤはＬｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａから選ばれる少なくとも１の元素、１．７≦ｆ≦２．１)、Ｌｉ２ＭｎＯ３を挙げることができる。また、正極活物質として、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のスピネル、およびスピネルと層状化合物の混合物で構成される固溶体、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＶＯ４またはＬｉ２ＭＳｉＯ４（式中のＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのうちの少なくとも一種から選択される）などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、ＬｉＦｅＰＯ４ＦなどのＬｉＭＰＯ４Ｆ（Ｍは遷移金属）で表されるタボライト系化合物、ＬｉＦｅＢＯ３などのＬｉＭＢＯ３（Ｍは遷移金属）で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体（例えば充放電に寄与するリチウムイオン）を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体（Ｓ）、硫黄と炭素を複合化した化合物、ＴｉＳ２などの金属硫化物、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２などの酸化物、ポリアニリンおよびアントラキノンならびにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び／又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び／又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。正極は、負極と同様に、導電助剤および結着剤等を含有しても良い。導電助剤および結着剤は特に限定されず、上記した負極同様に、非水電解質二次電池に使用可能なものであれば良い。
【０１２２】
集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、ならびに必要に応じて結着剤および導電助剤を含む活物質層形成用組成物（所謂負極合材、正極合材）を調製し、この組成物に適当な溶剤を加えてペースト状にしてから、集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。
【０１２３】
非水電解質二次電池には必要に応じてセパレータが用いられる。セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド（Ａｒｏｍａｔｉｃ  ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を１種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。本発明の電解液は粘度がやや高く極性が高いため、水などの極性溶媒が浸み込みやすい膜が好ましい。具体的には、存在する空隙の９０％以上に水などの極性溶媒が浸み込む膜がさらに好ましい。
【０１２４】
正極および負極に必要に応じてセパレータを挟装させ電極体とする。電極体は、正極、セパレータおよび負極を重ねた積層型、または、正極、セパレータおよび負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に本発明の電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。
【０１２５】
本発明の非水電解質二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。
【０１２６】
本発明の非水電解質二次電池は、上述したように、電荷担体の種類を問わない。したがって、本発明の非水電解質二次電池は例えばリチウムイオン二次電池であっても良いし、リチウム二次電池であっても良い。或いは、リチウム以外の電荷担体（例えばナトリウム）を用いたものであっても良い。本発明の非水電解質二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部に非水電解質二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、たとえば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両に非水電解質二次電池を搭載する場合には、非水電解質二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。非水電解質二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置および電力平滑化装置、船舶等の動力及び／又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び／又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。
【０１２７】
以上、本発明の電解液の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【実施例】
【０１２８】
以下に、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。以下において、特に断らない限り、「部」とは質量部を意味し、「％」とは質量％を意味する。
【０１２９】
〔電解液〕
（電解液Ｅ１）
本発明の電解液を以下のとおり製造した。
【０１３０】
有機溶媒である１，２−ジメトキシエタン約５ｍＬを、撹拌子および温度計を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中の１，２−ジメトキシエタンに対し、リチウム塩である（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを溶液温度が４０℃以下を保つように徐々に加え、溶解させた。約１３ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを加えた時点で（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの溶解が一時停滞したので、上記フラスコを恒温槽に投入し、フラスコ内の溶液温度が５０℃となるよう加温し、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを溶解させた。約１５ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを加えた時点で（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの溶解が再び停滞したので、１，２−ジメトキシエタンをピペットで１滴加えたところ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉは溶解した。さらに（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、所定の（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを全量加えた。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまで１，２−ジメトキシエタンを加えた。これを電解液Ｅ１とした。得られた電解液は容積２０ｍＬであり、この電解液に含まれる（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉは１８．３８ｇであった。電解液Ｅ１における（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．２ｍｏｌ／Ｌであった。電解液Ｅ１においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン１．６分子が含まれている。
【０１３１】
なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
【０１３２】
（電解液Ｅ２）
１６．０８ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ１と同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ２を製造した。電解液Ｅ２においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン２．１分子が含まれている。
【０１３３】
（電解液Ｅ３）
有機溶媒であるアセトニトリル約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のアセトニトリルに対し、リチウム塩である（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１９．５２ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでアセトニトリルを加えた。これを電解液Ｅ３とした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
【０１３４】
電解液Ｅ３における（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．４ｍｏｌ／Ｌであった。電解液Ｅ３においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル３分子が含まれている。
【０１３５】
（電解液Ｅ４）
２４．１１ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ３と同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．２ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ４を製造した。電解液Ｅ４においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル１．９分子が含まれている。
【０１３６】
（電解液Ｅ５）
リチウム塩として１３．４７ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、有機溶媒として１，２−ジメトキシエタンを用いた以外は、Ｅ３と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．６ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ５を製造した。電解液Ｅ５においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン１．９分子が含まれている。
【０１３７】
（電解液Ｅ６）
１４．９７ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ５と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ６を製造した。電解液Ｅ６においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン１．５分子が含まれている。
【０１３８】
（電解液Ｅ７）
リチウム塩として１５．７２ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用いた以外は、Ｅ３と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．２ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ７を製造した。電解液Ｅ７においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル３分子が含まれている。
【０１３９】
（電解液Ｅ８）
１６．８３ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ７と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．５ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ８を製造した。電解液Ｅ８においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル２．４分子が含まれている。
【０１４０】
（電解液Ｅ９）
１８．７１ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ７と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が５．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ９を製造した。電解液Ｅ９においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル２．１分子が含まれている。
【０１４１】
（電解液Ｅ１０）
２０．２１ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ７と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が５．４ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｅ１０を製造した。電解液Ｅ１０においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル２分子が含まれている。
【０１４２】
（電解液Ｅ１１）
有機溶媒であるジメチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のジメチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１４．６４ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでジメチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｅ１１とした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｅ１１における（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．９ｍｏｌ／Ｌであった。電解液Ｅ１１においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート２分子が含まれている。
【０１４３】
（電解液Ｅ１２）
電解液Ｅ１１にジメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．４ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１２とした。電解液Ｅ１２においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート２．５分子が含まれている。
【０１４４】
（電解液Ｅ１３）
電解液Ｅ１１にジメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．９ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１３とした。電解液Ｅ１３においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート３分子が含まれている。
【０１４５】
（電解液Ｅ１４）
電解液Ｅ１１にジメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．６ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１４とした。電解液Ｅ１４においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート３．５分子が含まれている。
【０１４６】
（電解液Ｅ１５）
電解液Ｅ１１にジメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１５とした。電解液Ｅ１５においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート５分子が含まれている。
【０１４７】
（電解液Ｅ１６）
有機溶媒であるエチルメチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のエチルメチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１
２．８１ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでエチルメチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｅ１６とした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｅ１６における（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．４ｍｏｌ／Ｌであった。電解液Ｅ１６においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しエチルメチルカーボネート２分子が含まれている。
【０１４８】
（電解液Ｅ１７）
電解液Ｅ１６にエチルメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．９ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１７とした。電解液Ｅ１７においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しエチルメチルカーボネート２．５分子が含まれている。
【０１４９】
（電解液Ｅ１８）
電解液Ｅ１６にエチルメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ１８とした。電解液Ｅ１８においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しエチルメチルカーボネート３．５分子が含まれている。
【０１５０】
（電解液Ｅ１９）
有機溶媒であるジエチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のジエチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１１．３７ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでジエチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｅ１９とした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｅ１９における（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．０ｍｏｌ／Ｌであった。電解液Ｅ１９においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジエチルカーボネート２分子が含まれている。
【０１５１】
（電解液Ｅ２０）
電解液Ｅ１９にジエチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．６ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ２０とした。電解液Ｅ２０においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジエチルカーボネート２．５分子が含まれている。
【０１５２】
（電解液Ｅ２１）
電解液Ｅ１９にジエチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．０ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｅ２１とした。電解液Ｅ２１においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジエチルカーボネート３．５分子が含まれている。
【０１５３】
（電解液Ｃ１）
５．７４ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを用い、有機溶媒として１，２−ジメトキシエタンを用いた以外は、Ｅ３と同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｃ１を製造した。電解液Ｃ１においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン８．３分子が含まれている。
【０１５４】
（電解液Ｃ２）
５．７４ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ３と同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｃ２を製造した。電解液Ｃ２においては、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル１６分子が含まれている。
【０１５５】
（電解液Ｃ３）
３．７４ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ５と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｃ３を製造した。電解液Ｃ３においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対し１，２−ジメトキシエタン８．８分子が含まれている。
【０１５６】
（電解液Ｃ４）
３．７４ｇの（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、Ｅ７と同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｃ４を製造した。電解液Ｃ４においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しアセトニトリル１７分子が含まれている。
【０１５７】
（電解液Ｃ５）
有機溶媒としてエチレンカーボネートおよびジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比３：７、以下、「ＥＣ／ＤＥＣ」ということがある。）を用い、リチウム塩として３．０４ｇのＬｉＰＦ６を用いた以外は、Ｅ３と同様の方法で、ＬｉＰＦ６の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液Ｃ５を製造した。
【０１５８】
（電解液Ｃ６）
電解液Ｅ１１にジメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．１ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｃ６とした。電解液Ｃ６においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジメチルカーボネート１０分子が含まれている。
【０１５９】
（電解液Ｃ７）
電解液Ｅ１６にエチルメチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．１ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｃ７とした。電解液Ｃ７においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しエチルメチルカーボネート８分子が含まれている。
【０１６０】
（電解液Ｃ８）
電解液Ｅ１９にジエチルカーボネートを加えて希釈し、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が１．１ｍｏｌ／Ｌの電解液Ｃ８とした。電解液Ｃ８においては、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ１分子に対しジエチルカーボネート７分子が含まれている。
【０１６１】
表３に電解液の一覧を示す。
【０１６２】
【表３】
2015088475.tif 000005
【０１６３】
（評価例１：ＩＲ測定）
電解液Ｅ３、Ｅ４、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ１０、Ｃ２、Ｃ４、ならびに、アセトニトリル、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉにつき、以下の条件でＩＲ測定を行った。２１００〜２４００ｃｍ−１の範囲のＩＲスペクトルをそれぞれ図１〜図１０に示す。図の横軸は波数（ｃｍ−１）であり、縦軸は吸光度（反射吸光度）である。さらに、電解液Ｅ１１〜Ｅ２１、電解液Ｃ６〜Ｃ８、ならびに、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につき、以下の条件でＩＲ測定を行った。１９００〜１６００ｃｍ−１の範囲のＩＲスペクトルをそれぞれ図１１〜図２７に示す。また、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉにつき、１９００〜１６００ｃｍ−１の範囲のＩＲスペクトルを図２８に示す。図の横軸は波数（ｃｍ−１）であり、縦軸は吸光度（反射吸光度）である。
【０１６４】
ＩＲ測定条件
装置：ＦＴ−ＩＲ（ブルカーオプティクス社製）
測定条件：ＡＴＲ法（ダイヤモンド使用）
測定雰囲気：不活性ガス雰囲気下
【０１６５】
図８で示されるアセトニトリルのＩＲスペクトルの２２５０ｃｍ−１付近には、アセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが観察された。なお、図９で示される（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルおよび図１０で示される（ＦＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルの２２５０ｃｍ−１付近には、特段のピークが観察されなかった。
【０１６６】
図１で示される電解液Ｅ３のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．００６９９）観察された。さらに図１のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０５８２８で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝８×Ｉｏであった。
【０１６７】
図２で示される電解液Ｅ４のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリル由来のピークが観察されず、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０５２３４で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであった。
【０１６８】
図３で示される電解液Ｅ７のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．００９９７）観察された。さらに図３のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０８２８８で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝８×Ｉｏであった。図４で示される電解液Ｅ８のＩＲスペクトルについても、図３のＩＲチャートと同様の強度のピークが同様の波数に観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝１１×Ｉｏであった。
【０１６９】
図５で示される電解液Ｅ１０のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリル由来のピークが観察されず、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０７３５０で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであった。
【０１７０】
図６で示される電解液Ｃ２のＩＲスペクトルには、図８と同じく、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｏ＝０．０４４４１で観察された。さらに図６のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０３０１８で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＜Ｉｏであった。
【０１７１】
図７で示される電解液Ｃ４のＩＲスペクトルには、図８と同じく、２２５０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｏ＝０．０４９７５で観察された。さらに図７のＩＲスペクトルには、２２５０ｃｍ−１付近から高波数側にシフトした２２８０ｃｍ−１付近にアセトニトリルのＣおよびＮ間の三重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．０３８０４で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＜Ｉｏであった。
【０１７２】
図１７で示されるジメチルカーボネートのＩＲスペクトルの１７５０ｃｍ−１付近には、ジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが観察された。なお、図２８で示される（ＦＳＯ２）２ＮＬｉのＩＲスペクトルの１７５０ｃｍ−１付近には、特段のピークが観察されなかった。
【０１７３】
図１１で示される電解液Ｅ１１のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１６６２８）観察された。さらに図１１のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４８０３２で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．８９×Ｉｏであった。
【０１７４】
図１２で示される電解液Ｅ１２のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１８１２９）観察された。さらに図１２のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．５２００５で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．８７×Ｉｏであった。
【０１７５】
図１３で示される電解液Ｅ１３のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．２０２９３）観察された。さらに図１３のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．５３０９１で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．６２×Ｉｏであった。
【０１７６】
図１４で示される電解液Ｅ１４のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．２３８９１）観察された。さらに図１４のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．５３０９８で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．２２×Ｉｏであった。
【０１７７】
図１５で示される電解液Ｅ１５のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．３０５１４）観察された。さらに図１５のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．５０２２３で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝１．６５×Ｉｏであった。
【０１７８】
図１６で示される電解液Ｃ６のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが（Ｉｏ＝０．４８２０４）観察された。さらに図１６のＩＲスペクトルには、１７５０ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１７ｃｍ−１付近にジメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．３９２４４で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＜Ｉｏであった。
【０１７９】
図２２で示されるエチルメチルカーボネートのＩＲスペクトルの１７４５ｃｍ−１付近には、エチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが観察された。
【０１８０】
図１８で示される電解液Ｅ１６のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１３５８２）観察された。さらに図１８のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１１ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４５８８８で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝３．３８×Ｉｏであった。
【０１８１】
図１９で示される電解液Ｅ１７のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１５１５１）観察された。さらに図１９のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１１ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４８７７９で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝３．２２×Ｉｏであった。
【０１８２】
図２０で示される電解液Ｅ１８のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．２０１９１）観察された。さらに図２０のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１１ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４８４０７で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．４０×Ｉｏであった。
【０１８３】
図２１で示される電解液Ｃ７のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが（Ｉｏ＝０．４１９０７）観察された。さらに図２１のＩＲスペクトルには、１７４５ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７１１ｃｍ−１付近にエチルメチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．３３９２９で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＜Ｉｏであった。
【０１８４】
図２７で示されるジエチルカーボネートのＩＲスペクトルの１７４２ｃｍ−１付近には、ジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが観察された。
【０１８５】
図２３で示される電解液Ｅ１９のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１１２０２）観察された。さらに図２３のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７０６ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４２９２５で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝３．８３×Ｉｏであった。
【０１８６】
図２４で示される電解液Ｅ２０のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．１５２３１）観察された。さらに図２４のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７０６ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４５６７９で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝３．００×Ｉｏであった。
【０１８７】
図２５で示される電解液Ｅ２１のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがわずかに（Ｉｏ＝０．２０３３７）観察された。さらに図２５のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７０６ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．４３８４１で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＞Ｉｏであり、Ｉｓ＝２．１６×Ｉｏであった。
【０１８８】
図２６で示される電解液Ｃ８のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークが（Ｉｏ＝０．３９６３６）観察された。さらに図２６のＩＲスペクトルには、１７４２ｃｍ−１付近から低波数側にシフトした１７０９ｃｍ−１付近にジエチルカーボネートのＣおよびＯ間の二重結合の伸縮振動に由来する特徴的なピークがピーク強度Ｉｓ＝０．３１１２９で観察された。ＩｓとＩｏのピーク強度の関係はＩｓ＜Ｉｏであった。
【０１８９】
（評価例２：イオン伝導度）
電解液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４〜Ｅ６、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１６、Ｅ１９のイオン伝導度を以下の条件で測定した。結果を表４に示す。
【０１９０】
イオン伝導度測定条件
Ａｒ雰囲気下、白金極を備えたセル定数既知のガラス製セルに、電解液を封入し、３０℃、１ｋＨｚでのインピーダンスを測定した。インピーダンスの測定結果から、イオン伝導度を算出した。測定機器はＳｏｌａｒｔｒｏｎ  １４７０５５ＢＥＣ（ソーラトロン社）を使用した。
【０１９１】
【表４】
2015088475.tif 000006
【０１９２】
電解液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４〜Ｅ６、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１６およびＥ１９は、いずれもイオン伝導性を示した。よって、本発明の電解液は、いずれも各種の電池の電解液として機能し得ると理解できる。
【０１９３】
（評価例３：粘度）
電解液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４〜６、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１６、Ｅ１９、ならびにＣ１〜Ｃ４、Ｃ６〜Ｃ８の粘度を以下の条件で測定した。結果を表５に示す。
【０１９４】
粘度測定条件
落球式粘度計（ＡｎｔｏｎＰａａｒ  ＧｍｂＨ（アントンパール社）製  Ｌｏｖｉｓ  ２０００Ｍ）を用い、Ａｒ雰囲気下、試験セルに電解液を封入し、３０℃の条件下で粘度を測定した。
【０１９５】
【表５】
2015088475.tif 000007
【０１９６】
電解液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４〜６、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１６、Ｅ１９の粘度は、電解液Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ６〜Ｃ８の粘度と比較して、著しく高かった。よって、本発明の電解液を用いた電池であれば、仮に電池が破損したとしても、電解液漏れが抑制される。
【０１９７】
（評価例４：揮発性）
電解液Ｅ２、Ｅ４、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４およびＣ６の揮発性を以下の方法で測定した。
約１０ｍｇの電解液をアルミニウム製のパンに入れ、熱重量測定装置（ＴＡインスツルメント社製、ＳＤＴ６００）に配置し、室温での電解液の重量変化を測定した。重量変化（質量％）を時間で微分することで揮発速度を算出した。揮発速度のうち最大のものを選択し、表６に示した。
【０１９８】
【表６】
2015088475.tif 000008
【０１９９】
電解液Ｅ２、Ｅ４、Ｅ８、Ｅ１１、Ｅ１３の最大揮発速度は、電解液Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６の最大揮発速度と比較して、著しく小さかった。よって、本発明の電解液を用いた電池は、仮に損傷したとしても、電解液の揮発速度が小さいため、電池外への有機溶媒の急速な揮発が抑制される。
【０２００】
（評価例５：燃焼性）
電解液Ｅ４、Ｃ２の燃焼性を以下の方法で試験した。
電解液をガラスフィルターにピペットで３滴滴下し、電解液をガラスフィルターに保持させた。当該ガラスフィルターをピンセットで把持し、そして、当該ガラスフィルターに接炎させた。
電解液Ｅ４は１５秒間接炎させても引火しなかった。他方、電解液Ｃ２は５秒余りで燃え尽きた。
本発明の電解液は燃焼しにくいことが裏付けられた。
【０２０１】
（評価例６：Ｌｉ輸率）
電解液Ｅ２、Ｅ８、Ｃ４およびＣ５のＬｉ輸率を以下の条件で測定した。結果を表７に示す。
【０２０２】
（Ｌｉ輸率測定条件）
電解液を入れたＮＭＲ管をＰＦＧ−ＮＭＲ装置（ＥＣＡ−５００、日本電子）に供し、７Ｌｉ、１９Ｆを対象として、スピンエコー法を用い、磁場パルス幅を変化させながら、各電解液中のＬｉイオンおよびアニオンの拡散係数を測定した。Ｌｉ輸率は以下の式で算出した。
Ｌｉ輸率＝（Ｌｉイオン拡散係数）／（Ｌｉイオン拡散係数＋アニオン拡散係数）
【０２０３】
【表７】
2015088475.tif 000009
【０２０４】
電解液Ｅ２、Ｅ８のＬｉ輸率は、電解液Ｃ４、Ｃ５のＬｉ輸率と比較して、著しく高かった。ここで、電解液のＬｉイオン伝導度は、電解液に含まれるイオン伝導度（全イオン電導度）にＬｉ輸率を乗じて算出することができる。そうすると、本発明の電解液は、同程度のイオン伝導度を示す従来の電解液と比較して、リチウムイオン（カチオン）の輸送速度が高いといえる。
【０２０５】
また、電解液Ｅ８につき、温度を変化させた場合のＬｉ輸率を、上記Ｌｉ輸率測定条件に準じて測定した。結果を表８に示す。
【０２０６】
【表８】
2015088475.tif 000010
【０２０７】
表８の結果から、本発明の電解液は、温度に因らず、好適なＬｉ輸率を保つことがわかる。本発明の電解液は、低温でも液体状態を保っているといえる。
【０２０８】
〔非水電解質二次電池〕
（ハーフセルＥＢ１）
電解液Ｅ８を用いたハーフセルを以下のとおり製造した。
活物質である平均粒径１０μｍの黒鉛９０質量部、および結着剤であるポリフッ化ビニリデン１０質量部を混合した。この混合物を適量のＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて、スラリーを作製した。集電体として厚み２０μｍの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥してＮ−メチル−２−ピロリドンを除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で１２０℃、６時間加熱乾燥して、活物質層が形成された銅箔を得た。これを作用極とした。
【０２０９】
対極は金属Ｌｉとした。
【０２１０】
作用極、対極、両者の間に挟装したセパレータとしての厚さ４００μｍのＷｈａｔｍａｎガラス繊維濾紙および電解液Ｅ８を電池ケース（宝泉株式会社製  ＣＲ２０３２型コインセルケース）に収容しハーフセルを構成した。これをハーフセルＥＢ１とした。ハーフセルＥＢ１、および、以下の各非水電解質二次電池の詳細を、実施例の欄の文末の表１７に示す。
【０２１１】
（ハーフセルＣＢ１）
電解液Ｃ５を用いた以外は、ＥＢ１と同様の方法で、ハーフセルＣＢ１を製造した。
【０２１２】
（評価例７：レート特性）
ハーフセルＥＢ１、ＣＢ１のレート特性を以下の方法で試験した。
ハーフセルに対し、０．１Ｃ、０．２Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃレート（１Ｃとは一定電流において１時間で電池を完全充電または放電させるために要する電流値を意味する。）で充電を行った後に放電を行い、それぞれの速度における作用極の容量（放電容量）を測定した。なお、ここでの記述は、対極を負極、作用極を正極とみなしている。０．１Ｃレートでの作用極の容量に対する他のレートにおける容量の割合（レート特性）を算出した。結果を表９に示す。
【０２１３】
【表９】
2015088475.tif 000011
【０２１４】
ハーフセルＥＢ１は、０．２Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃのいずれのレートにおいても、ハーフセルＣＢ１と比較して、容量の低下が抑制されており、優れたレート特性を示した。本発明の電解液を使用した二次電池は、優れたレート特性を示すことが裏付けられた。
【０２１５】
（評価例８：急速充放電の繰り返しに対する応答性）
ハーフセルＥＢ１、ＣＢ１に対し、１Ｃレートで充放電を３回繰り返した際の、容量と電圧の変化を観察した。結果を図２９に示す。
【０２１６】
ハーフセルＣＢ１は充放電を繰り返すに伴い、１Ｃレートで電流を流した場合の分極が大きくなる傾向があり、２Ｖから０．０１Ｖに到達するまでに得られる容量が急速に低下した。他方、ハーフセルＥＢ１は充放電を繰り返しても、図２９において３本の曲線が重なっている様からも確認できるように分極の増減がほとんどなく、好適に容量を維持した。ＣＢ１において分極が増加した理由として、急速に充放電を繰り返した際の電解液中に生じたＬｉ濃度ムラに因り、電極との反応界面に十分な量のＬｉを電解液が供給できなくなったこと、つまり、電解液のＬｉ濃度の偏在が考えられる。ＥＢ１では、Ｌｉ濃度が高い本発明の電解液を用いたことで、電解液のＬｉ濃度の偏在を抑制できたものと考えられる。本発明の電解液を使用した二次電池は、急速充放電に対し、優れた応答性を示すことが裏付けられた。
【０２１７】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ２）
電解液Ｅ８を用いたリチウムイオン二次電池ＥＢ２を以下のとおり製造した。
【０２１８】
正極活物質であるＬｉＮｉ５／１０Ｃｏ２／１０Ｍｎ３／１０Ｏ２で表される層状岩塩構造のリチウム含有金属酸化物９４質量部、導電助剤であるアセチレンブラック３質量部、および結着剤であるポリフッ化ビニリデン３質量部を混合した。この混合物を適量のＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて、スラリーを作製した。正極集電体として厚み２０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ  Ａ１０００番系）を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーが膜状になるように塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を８０℃で２０分間乾燥することでＮ−メチル−２−ピロリドンを揮発により除去した。その後、このアルミニウム箔をプレスし接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で１２０℃、６時間加熱乾燥して、正極活物質層が形成されたアルミニウム箔を得た。これを正極とした。以下、必要に応じて、ＬｉＮｉ５／１０Ｃｏ２／１０Ｍｎ３／１０Ｏ２で表される層状岩塩構造のリチウム含有金属酸化物をＮＣＭ５２３と略し、アセチレンブラックをＡＢと略し、ポリフッ化ビニリデンをＰＶｄＦと略する。
【０２１９】
負極活物質である天然黒鉛９８質量部、ならびに結着剤であるスチレンブタジエンゴム１質量部およびカルボキシメチルセルロース１質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、スラリーを作製した。負極集電体として厚み２０μｍの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥して水を除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で１００℃、６時間加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。これを負極とした。以下、必要に応じて、スチレンブタジエンゴムをＳＢＲと略し、カルボキシメチルセルロースをＣＭＣと略する。
【０２２０】
セパレータとして、厚さ２０μｍのセルロース製不織布を準備した。
正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液Ｅ８を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池をリチウムイオン二次電池ＥＢ２とした。
【０２２１】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ３）
電解液Ｅ８を用いたリチウムイオン二次電池ＥＢ３を以下のとおり製造した。
【０２２２】
正極は、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の正極と同様に製造した。
負極活物質である天然黒鉛９０質量部、および結着剤であるポリフッ化ビニリデン１０質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、スラリーを作製した。負極集電体として厚み２０μｍの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥して水を除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で１２０℃、６時間加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。これを負極とした。
【０２２３】
セパレータとして、厚さ２０μｍのセルロース製不織布を準備した。
正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムにＥ８の電解液を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、ラミネートフィルムの四辺がシールされ、極板群および電解液が当該ラミネートフィルム内に密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池をリチウムイオン二次電池ＥＢ３とした。
【０２２４】
（リチウムイオン二次電池ＣＢ２）
電解液Ｃ５を用いた以外は、ＥＢ２と同様に、リチウムイオン二次電池ＣＢ２を製造した。
【０２２５】
（リチウムイオン二次電池ＣＢ３）
電解液Ｃ５を用いた以外は、ＥＢ３と同様に、リチウムイオン二次電池ＣＢ３を製造した。
【０２２６】
（評価例９：リチウムイオン二次電池の入出力特性）
リチウムイオン二次電池ＥＢ２、ＥＢ３、ＣＢ２、ＣＢ３の出力特性を以下の条件で評価した。
【０２２７】
（１）０℃または２５℃、ＳＯＣ８０％での入力特性評価
評価条件は、充電状態（ＳＯＣ）８０％、０℃または２５℃、使用電圧範囲３Ｖ―４．２Ｖ、容量１３．５ｍＡｈとした。入力特性の評価は、２秒入力と５秒入力について電池毎にそれぞれ３回行った。
【０２２８】
また、各電池の体積に基づき、２５℃、２秒入力における電池出力密度（Ｗ／Ｌ）を算出した。
【０２２９】
入力特性の評価結果を表１０に示す。表１０の中の「２秒入力」は、充電開始から２秒後での入力を意味し、「５秒入力」は充電開始から５秒後での入力を意味している。
【０２３０】
表１０に示すように、温度の違いに関わらず、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の入力は、リチウムイオン二次電池ＣＢ２の入力に比べて、著しく高かった。同様に、リチウムイオン二次電池ＥＢ３の入力は、リチウムイオン二次電池ＣＢ３の入力に比べて、著しく高かった。
【０２３１】
また、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の電池入力密度は、リチウムイオン二次電池ＣＢ２の電池入力密度に比べて、著しく高かった。同様に、リチウムイオン二次電池ＥＢ３の電池入力密度は、リチウムイオン二次電池ＣＢ３の電池入力密度に比べて、著しく高かった。
【０２３２】
（２）０℃または２５℃、ＳＯＣ２０％での出力特性評価
評価条件は、充電状態（ＳＯＣ）２０％、０℃または２５℃、使用電圧範囲３Ｖ―４．２Ｖ、容量１３．５ｍＡｈとした。ＳＯＣ２０％、０℃は、例えば、冷蔵室などで使用する場合のように出力特性が出にくい領域である。出力特性の評価は、２秒出力と５秒出力について電池毎にそれぞれ３回行った。
【０２３３】
また、各電池の体積に基づき、２５℃、２秒出力における電池出力密度（Ｗ／Ｌ）を算出した。
【０２３４】
出力特性の評価結果を表１０に示す。表１０の中の「２秒出力」は、放電開始から２秒後での出力を意味し、「５秒出力」は放電開始から５秒後での出力を意味している。
【０２３５】
表１０に示すように、温度の違いに関わらず、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の出力は、リチウムイオン二次電池ＣＢ２の出力に比べて、著しく高かった。同様に、リチウムイオン二次電池ＥＢ３の出力は、リチウムイオン二次電池ＣＢ３の出力に比べて、著しく高かった。
【０２３６】
また、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の電池出力密度は、リチウムイオン二次電池ＣＢ２の電池出力密度に比べて、著しく高かった。同様に、リチウムイオン二次電池ＥＢ３の電池出力密度は、リチウムイオン二次電池ＣＢ３の電池出力密度に比べて、著しく高かった。
【０２３７】
【表１０】
2015088475.tif 000012
【０２３８】
電解液Ｅ１１、Ｅ１３、Ｅ１６、Ｅ１９をそれぞれ容器に入れ、不活性ガスを充填して密閉した。これらを−３０℃の冷凍庫に２日間保管した。保管後に各電解液を観察した。いずれの電解液も固化せず液体状態を維持しており、塩の析出も観察されなかった。
【０２３９】
（評価例１１：ラマンスペクトル測定）
電解液Ｅ８、Ｅ９、Ｃ４、並びに、Ｅ１１、Ｅ１３、Ｅ１５、Ｃ６につき、以下の条件でラマンスペクトル測定を行った。各電解液の金属塩のアニオン部分に由来するピークが観察されたラマンスペクトルをそれぞれ図３０〜図３６に示す。図の横軸は波数（ｃｍ−１）であり、縦軸は散乱強度である。
【０２４０】
ラマンスペクトル測定条件
装置：レーザーラマン分光光度計（日本分光株式会社ＮＲＳシリーズ）
レーザー波長：５３２ｎｍ
【０２４１】
不活性ガス雰囲気下で電解液を石英セルに密閉し、測定に供した。
【０２４２】
図３０〜図３２で示される電解液Ｅ８、Ｅ９、Ｃ４のラマンスペクトルの７００〜８００ｃｍ−１には、アセトニトリルに溶解したＬｉＦＳＡの（ＦＳＯ２）２Ｎに由来する特徴的なピークが観察された。ここで、図３０〜図３２から、ＬｉＦＳＡの濃度の増加に伴い、上記ピークが高波数側にシフトするのがわかる。電解液が高濃度化するに従い、塩のアニオンに該当する（ＦＳＯ２）２ＮがＬｉと相互作用する状態になる、換言すると、濃度が低い場合はＬｉとアニオンはＳＳＩＰ（Ｓｏｌｖｅｎｔ−ｓｅｐａｒａｔｅｄ  ｉｏｎ  ｐａｉｒｓ）状態を主に形成しており、高濃度化に伴いＣＩＰ（Ｃｏｎｔａｃｔ  ｉｏｎ  ｐａｉｒｓ）状態やＡＧＧ（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）状態を主に形成していると推察される。そして、かかる状態がラマンスペクトルのピークシフトとして観察されたと考察できる。
【０２４３】
図３３〜図３６で示される電解液Ｅ１１、Ｅ１３、Ｅ１５、Ｃ６のラマンスペクトルの７００〜８００ｃｍ−１には、ジメチルカーボネートに溶解したＬｉＦＳＡの（ＦＳＯ２）２Ｎに由来する特徴的なピークが観察された。ここで、図３３〜図３６から、ＬｉＦＳＡの濃度の増加に伴い、上記ピークが高波数側にシフトするのがわかる。この現象は、前段落で考察したのと同様に、電解液が高濃度化することで、塩のアニオンに該当する（ＦＳＯ２）２Ｎが複数のＬｉと相互作用している状態がスペクトルに反映された結果であると推察される。
【０２４４】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ４）
リチウムイオン二次電池ＥＢ４は、電解液Ｅ１１を用いたものであり、負極合材の組成、負極活物質と導電助剤の混合比、セパレータおよび電解液以外はＥＢ２と同様である。正極については、ＮＣＭ５２３：ＡＢ：ＰＶｄＦ＝９０：８：２とした。負極については、天然黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９８：１：１とした。セパレータとしてはセルロース不織布（厚み２０μｍ）を用いた。
【０２４５】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ５）
リチウムイオン二次電池ＥＢ５は電解液Ｅ１３を用いたこと以外はＥＢ４と同様である。
【０２４６】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ６）
リチウムイオン二次電池ＥＢ６は電解液Ｅ８を用いたこと以外はＥＢ４と同様である。
【０２４７】
（リチウムイオン二次電池ＣＢ４）
リチウムイオン二次電池ＣＢ４は電解液Ｃ５を用いた事以外はＥＢ４と同様である。
【０２４８】
（評価例１２：電池の内部抵抗）
リチウムイオン二次電池ＥＢ４、ＥＢ５、ＥＢ６およびＣＢ４を用い、電池の内部抵抗を評価した。
各リチウムイオン二次電池について、室温、３．０Ｖ〜４．１Ｖ（Ｌｉ基準）の範囲でＣＣ充放電（つまり定電流充放電）を繰り返した。そして、初回充放電後の交流インピーダンス、および、１００サイクル経過後の交流インピーダンスを測定した。得られた複素インピーダンス平面プロットを基に、電解液、負極および正極の反応抵抗を各々解析した。図３７に示すように、複素インピーダンス平面プロットには、二つの円弧がみられた。図中左側（つまり複素インピーダンスの実部が小さい側）の円弧を第１円弧と呼ぶ。図中右側の円弧を第２円弧と呼ぶ。第１円弧の大きさを基に負極の反応抵抗を解析し、第２円弧の大きさを基に正極の反応抵抗を解析した。第１円弧に連続する図３７中最左側のプロットを基に電解液の抵抗を解析した。解析結果を表１１および表１２に示す。なお、表１１は、初回充放電後の電解液の抵抗（所謂溶液抵抗）、負極の反応抵抗、正極の反応抵抗を示し、表１２は１００サイクル経過後の各抵抗を示す。
【０２４９】
【表１１】
2015088475.tif 000013
【０２５０】
【表１２】
2015088475.tif 000014
【０２５１】
表１１および表１２に示すように、各リチウムイオン二次電池において、１００サイクル経過後の負極反応抵抗および正極反応抵抗は、初回充放電後の各抵抗に比べて低下する傾向にある。
【０２５２】
また、各リチウムイオン二次電池は、負極用のバインダとして親水基を有する同じポリマー（ＣＭＣ−ＳＢＲ）を用いているにもかかわらず、その耐久性には違いがある。つまり、表１２に示す１００サイクル経過後では、リチウムイオン二次電池ＥＢ４〜ＥＢ６の負極反応抵抗および正極反応抵抗は、リチウムイオン二次電池ＣＢ４の負極反応抵抗および正極反応抵抗に比べて低い。これは、リチウムイオン二次電池ＣＢ４では本発明の電解液を用いていなかったのに対して、リチウムイオン二次電池ＥＢ４〜ＥＢ６では本発明の電解液を用いていたことに起因すると考えられる。つまり、本発明の電解液を用いた本発明の非水系二次電池は、サイクル経過後に反応抵抗が低減するために、耐久性に優れるといえる。
【０２５３】
なお、リチウムイオン二次電池ＥＢ６およびリチウムイオン二次電池ＣＢ４における電解液の溶液抵抗はほぼ同じであり、リチウムイオン二次電池ＥＢ４およびＥＢ５における電解液の溶液抵抗は、リチウムイオン二次電池ＥＢ６およびＣＢ４に比べて高い。また、各リチウムイオン二次電池における各電解液の溶液抵抗は初回充放電後も１００サイクル経過後もほぼ同じである。このため、各電解液の耐久劣化は生じていないと考えられ、上記した各リチウムイオン二次電池において生じた負極反応抵抗および正極反応抵抗の差は、電解液の耐久劣化に関係するものでなく電極自体に生じているものであると考えられる。
リチウムイオン二次電池の内部抵抗は、電解液の溶液抵抗、負極の反応抵抗および正極の反応抵抗から総合的に判断できる。表１１および表１２の結果を基にすると、リチウムイオン二次電池の内部抵抗増大を抑制する観点からは、リチウムイオン二次電池ＥＢ４およびＥＢ５が特に耐久性に優れ、次いでリチウムイオン二次電池ＥＢ６が耐久性に優れていると言える。
【０２５４】
（評価例１３：電池のサイクル耐久性）
リチウムイオン二次電池ＥＢ４〜ＥＢ６およびＣＢ４について、室温、３．０Ｖ〜４．１Ｖ（Ｌｉ基準）の範囲でＣＣ充放電を繰り返し、初回充放電時の放電容量、１００サイクル時の放電容量、および５００サイクル時の放電容量を測定した。そして、初回充放電時の各リチウムイオン二次電池の容量を１００％とし、１００サイクル時および５００サイクル時の各リチウムイオン二次電池の容量維持率（％）を算出した。結果を表１３に示す。
【０２５５】
【表１３】
2015088475.tif 000015
【０２５６】
表１３に示すように、リチウムイオン二次電池ＥＢ４〜ＥＢ６は、１００サイクル経過後にも、リチウムイオン二次電池ＣＢ４と同等の容量維持率を示した。つまり、リチウムイオン二次電池ＥＢ４〜ＥＢ６は、リチウムイオン二次電池ＣＢ４と同様にサイクル耐久性に優れていた。
リチウムイオン二次電池ＥＢ４については、特に５００サイクル経過時にも極めて高い容量維持率を示し、特に耐久性に優れていたため、有機溶媒としてＤＭＣを選択する場合には、ＡＮを選択する場合に比べて、より耐久性が向上するといえる。
【０２５７】
（評価例１４：電池の高温貯蔵耐性）
リチウムイオン二次電池ＥＢ４、ＥＢ６およびＣＢ４について、６０℃で１週間貯蔵する高温貯蔵試験を行った。高温貯蔵試験開始前に、３．０Ｖから４．１ＶにまでＣＣ−ＣＶ（定電流定電圧）充電した。このときの充電容量を基準（ＳＯＣ１００）とし、当該基準に対して２０％分をＣＣ放電してＳＯＣ８０に調整した後、高温貯蔵試験を開始した。高温貯蔵試験後に１Ｃで３．０ＶまでＣＣ−ＣＶ放電した。このときの放電容量と貯蔵前のＳＯＣ８０容量との比から、次式のように残存容量を算出した。結果を表１４に示す。
残存容量＝１００×（貯蔵後のＣＣ−ＣＶ放電容量）／（貯蔵前のＳＯＣ８０容量）
【０２５８】
【表１４】
2015088475.tif 000016
【０２５９】
リチウムイオン二次電池ＥＢ４およびＥＢ６の残存容量は、リチウムイオン二次電池ＣＢ４の非水系二次電池の残存容量に比べて大きい。この結果から、有機溶媒としてはＤＭＣ、ＡＮが特に好ましく使用できるといえる。
【０２６０】
（リチウムイオン二次電池ＥＢ７）
電解液Ｅ８を用いたリチウムイオン二次電池ＥＢ７を以下のとおり製造した。正極は、リチウムイオン二次電池ＥＢ２の正極と同様に製造した。
負極活物質である天然黒鉛９８質量部、ならびに結着剤であるＳＢＲ１質量部およびＣＭＣ１質量部を混合した。この混合物を適量のイオン交換水に分散させて、スラリーを作製した。負極集電体として厚み２０μｍの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥して水を除去し、その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で１００℃、６時間加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔を得た。これを負極とした。
【０２６１】
セパレータとして、実験用濾紙（東洋濾紙株式会社、セルロース製、厚み２６０μｍ）を準備した。
正極と負極とでセパレータを挟持し、極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液Ｅ８を注入した。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたリチウムイオン二次電池を得た。この電池をリチウムイオン二次電池ＥＢ７とした。
【０２６２】
（リチウムイオン二次電池ＣＢ５）
電解液Ｃ５を用いたこと以外は、ＥＢ７と同様にしてリチウムイオン二次電池ＣＢ５を得た。
【０２６３】
（評価例１５：電池の熱安定性）
リチウムイオン二次電池ＥＢ７およびＣＢ５の充電状態の正極に対する電解液の熱安定性を以下の方法で評価した。
リチウムイオン二次電池に対し、充電終止電圧４．２Ｖ、定電流定電圧条件で満充電した。満充電後のリチウムイオン二次電池を解体し、正極を取り出した。当該正極から得られた正極活物質層３ｍｇおよび電解液１．８μＬをステンレス製のパンに入れ、該パンを密閉した。密閉パンを用いて、窒素雰囲気下、昇温速度２０℃／ｍｉｎ．の条件で示差走査熱量分析を行い、ＤＳＣ曲線を観察した。示差走査熱量測定装置としてＲｉｇａｋｕ  ＤＳＣ８２３０を使用した。リチウムイオン二次電池ＥＢ７の充電状態の正極活物質層と電解液を共存させた場合のＤＳＣチャートを図３８に示す。また、リチウムイオン二次電池ＣＢ５の充電状態の正極活物質層と電解液を共存させた場合のＤＳＣチャートを図３９にそれぞれ示す。
【０２６４】
図３８及び図３９の結果から明らかなように、リチウムイオン二次電池ＥＢ７における充電状態の正極と電解液を共存させた場合のＤＳＣ曲線はほとんど吸発熱ピークが観察されなかったのに対し、リチウムイオン二次電池ＣＢ５の充電状態の正極と電解液を共存させた場合のＤＳＣ曲線においては３００℃付近に発熱ピークが観察された。この発熱ピークは、正極活物質と電解液とが反応した結果、生じたものと推定される。
【０２６５】
これらの結果から、本発明の電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、従来の電解液を用いたリチウムイオン二次電池と比較して、正極活物質と電解液との反応性が低く、熱安定性に優れていることがわかる。
【０２６６】
（実施例１）
上記した電解液Ｅ８と、シリコン−炭素複合体粉末からなる負極活物質と、を用いて、実施例１の非水電解質二次電池を製造した。
【０２６７】
シリコン−炭素複合体粉末は、粒子径５０ｎｍのＳｉ粉末とアセチレンブラックとを質量比６：４で混合し、遊星ボールミルを用いて複合化することで得られたものである。
【０２６８】
実施例１の非水電解質二次電池における負極は、負極活物質および結着剤を含む。負極活物質としてのシリコン−炭素複合体粉末９０質量部と、結着剤としてのポリアミドイミド（ＰＡＩ）１０質量部とを混合した。この混合物を適量のＮＭＰに分散させてスラリー状の負極合材を調製した。ドクターブレードを用いて、このスラリーを負極集電体に膜状に塗布した。負極集電体としては、厚さ２０μｍの銅箔を用いた。スラリー状の負極合材を塗布した負極集電体を８０℃で２０分間乾燥後、ローラープレス機を用いてプレスした。プレス後の集電体−負極合材積層体を、真空乾燥機内で２００℃、２時間加熱し、所定の形状に裁断して負極を得た。
【０２６９】
実施例１の非水電解質二次電池における対極としてはリチウム箔（金属リチウム）を用いた。
【０２７０】
電解液としては、電解液Ｅ８を用いた。具体的には、電解液は、溶媒としてのアセトニトリルに、支持塩としての（ＳＯ２Ｆ）２ＮＬｉ（ＬｉＦＳＡ）を溶解してなる。電解液１リットルに含まれるリチウム塩の濃度は、４．５ｍｏｌ／Ｌである。電解液は、リチウム塩１分子に対して、２．４分子のアセトニトリルを含む。
【０２７１】
上記の負極、正極および電解液を用いて非水電解質二次電池を製作した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとして厚さ４００μｍのＷｈａｔｍａｎガラス繊維濾紙を挟装して極板群とした。この極板群を電池ケース（宝泉株式会社製ＣＲ２０３２コインセル）に収容した。電池ケースには、さらに、電解液を注入した。電解液を注入した後に電池ケースを密閉して、実施例１の非水電解質二次電池を得た。
【０２７２】
（実施例２）
実施例２の非水電解質二次電池は、負極合材の組成以外は実施例１の非水電解質二次電池と同じものである。実施例２の非水電解質二次電池における負極合材は、負極活物質としてのシリコン−炭素複合体粉末７５質量部と、同じく負極活物質としての黒鉛１５質量部と、結着剤としてのポリアミドイミド（ＰＡＩ）１０質量部とを含む。
【０２７３】
（実施例３）
実施例３の非水電解質二次電池は電解液Ｅ１１を用いた以外は実施例２の非水電解質二次電池と同じものである。
【０２７４】
（比較例１）
比較例１の非水電解質二次電池は、電解液の有機溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とをＥＣ：ＤＥＣ＝１：１で混合したものを用いた。また、この電解液には支持塩として１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６が溶解されている。その他は実施例１の非水電解質二次電池と同じものである。
【０２７５】
（比較例２）
比較例２の非水電解質二次電池は、比較例１と同じ電解液（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６）を用いたこと以外は実施例２の非水電解質二次電池と同じものである。
【０２７６】
（評価例１６：充放電特性）
実施例１〜実施例３、比較例１および比較例２の非水電解質二次電池の充放電特性を以下の方法で評価した。
【０２７７】
実施例および比較例の各非水電解質二次電池に対し、定電流（ＣＣ）充放電を行なった。電圧範囲は２Ｖ〜０．０１Ｖであり、Ｃレートは０．１Ｃであった。実施例１、実施例２、実施例３、比較例１および比較例２の非水電解質二次電池の放電容量を表１５に示す。実施例２および比較例２の非水電解質二次電池の充放電曲線を図４０に示す。実施例３の非水電解質二次電池の充放電曲線を図４１に示す。
【０２７８】
【表１５】
2015088475.tif 000017
【０２７９】
表１５に示すように、実施例１と比較例１とは同じ負極合材を用いており、実施例２と比較例２とは同じ負極合材を用いている。同じ負極合材を用いた実施例１の非水電解質二次電池と比較例１の非水電解質二次電池とを比較するとともに、同じ負極合剤を用いた実施例２の非水電解質二次電池と比較例２の非水電解質二次電池とを比較すると、電解液として本発明の電解液を併用することで、非水電解質二次電池の放電容量が向上することがわかる。この結果から、ケイ素と炭素との複合材料と本発明の電解液とを組み合わせることで、非水電解質二次電池の放電容量を向上させ得ることがわかる。その理由は定かではないが、本発明の電解液においては溶媒およびアニオンの配位環境が一般的な電解液とは異なることから、電気二重層構造が変化すること等が理由の一つと推測される。
さらに、実施例３の非水電解質二次電池のように、電解液用の有機溶媒としてＤＭＣを用いた非水電解質二次電池においても、実施例の非水電解質二次電池と同様に充分に充放電することがわかる。そしてこの結果から、有機溶媒に鎖状カーボネートを用いた本発明の電解液もまた、ケイ素と炭素との複合材料に組み合わせるのに有用であることがわかる。
【０２８０】
（その他の態様）
本発明の電解液として、以下の電解液を具体的に挙げる。なお、以下の電解液には、既述のものも含まれている。
【０２８１】
（電解液Ａ）
本発明の電解液を以下のとおり製造した。
有機溶媒である１，２−ジメトキシエタン約５ｍＬを、撹拌子および温度計を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中の１，２−ジメトキシエタンに対し、リチウム塩である（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを溶液温度が４０℃以下を保つように徐々に加え、溶解させた。約１３ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを加えた時点で（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの溶解が一時停滞したので、上記フラスコを恒温槽に投入し、フラスコ内の溶液温度が５０℃となるよう加温し、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを溶解させた。約１５ｇの（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを加えた時点で（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの溶解が再び停滞したので、１，２−ジメトキシエタンをピペットで１滴加えたところ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉは溶解した。さらに（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、所定の（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを全量加えた。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまで１，２−ジメトキシエタンを加えた。得られた電解液は容積２０ｍＬであり、この電解液に含まれる（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉは１８．３８ｇであった。これを電解液Ａとした。電解液Ａにおける（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．２ｍｏｌ／Ｌであり、密度は１．３９ｇ／ｃｍ３であった。密度は２０℃で測定した。
【０２８２】
なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
【０２８３】
（電解液Ｂ）
電解液Ａと同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．３６ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｂを製造した。
【０２８４】
（電解液Ｃ）
有機溶媒であるアセトニトリル約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のアセトニトリルに対し、リチウム塩である（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。所定の（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉを加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでアセトニトリルを加えた。これを電解液Ｃとした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
【０２８５】
電解液Ｃは、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．２ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．５２ｇ／ｃｍ３であった。
【０２８６】
（電解液Ｄ）
電解液Ｃと同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．０ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．３１ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｄを製造した。
【０２８７】
（電解液Ｅ）
有機溶媒としてスルホランを用いた以外は、電解液Ｃと同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．０ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．５７ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｅを製造した。
【０２８８】
（電解液Ｆ）
有機溶媒としてジメチルスルホキシドを用いた以外は、電解液Ｃと同様の方法で、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．２ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．４９ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｆを製造した。
【０２８９】
（電解液Ｇ）
リチウム塩として（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを用い、有機溶媒として１，２−ジメトキシエタンを用いた以外は、電解液Ｃと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．０ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．３３ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｇを製造した。
【０２９０】
（電解液Ｈ）
電解液Ｇと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が３．６ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．２９ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｈを製造した。
【０２９１】
（電解液Ｉ）
電解液Ｇと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．４ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．１８ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｉを製造した。
【０２９２】
（電解液Ｊ）
有機溶媒としてアセトニトリルを用いた以外は、電解液Ｇと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が５．０ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．４０ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｊを製造した。
【０２９３】
（電解液Ｋ）
電解液Ｊと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が４．５ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．３４ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｋを製造した。
【０２９４】
（電解液Ｌ）
有機溶媒であるジメチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のジメチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１４．６４ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでジメチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｌとした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｌにおける（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．９ｍｏｌ／Ｌであり、電解液Ｌの密度は１．４４ｇ／ｃｍ３であった。
【０２９５】
（電解液Ｍ）
電解液Ｌと同様の方法で、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度が２．９ｍｏｌ／Ｌであり、密度が１．３６ｇ／ｃｍ３である、電解液Ｍを製造した。
【０２９６】
（電解液Ｎ）
有機溶媒であるエチルメチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のエチルメチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１２．８１ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでエチルメチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｎとした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｎにおける（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．４ｍｏｌ／Ｌであり、電解液Ｎの密度は１．３５ｇ／ｃｍ３であった。
【０２９７】
（電解液Ｏ）
有機溶媒であるジエチルカーボネート約５ｍＬを、撹拌子を備えたフラスコに入れた。撹拌条件下にて、上記フラスコ中のジエチルカーボネートに対し、リチウム塩である（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを徐々に加え、溶解させた。（ＦＳＯ２）２ＮＬｉを全量で１１．３７ｇ加えたところで一晩撹拌した。得られた電解液を２０ｍＬメスフラスコに移し、容積が２０ｍＬとなるまでジエチルカーボネートを加えた。これを電解液Ｏとした。なお、上記製造は不活性ガス雰囲気下のグローブボックス内で行った。
電解液Ｏにおける（ＦＳＯ２）２ＮＬｉの濃度は３．０ｍｏｌ／Ｌであり、電解液Ｏの密度は１．２９ｇ／ｃｍ３であった。
【０２９８】
表１６に上記電解液の一覧を示す。
【０２９９】
【表１６】
2015088475.tif 000018
【０３００】
【表１７】
2015088475.tif 000019
【図１】
2015088475.tif 000020
【図２】
2015088475.tif 000021
【図３】
2015088475.tif 000022
【図４】
2015088475.tif 000023
【図５】
2015088475.tif 000024
【図６】
2015088475.tif 000025
【図７】
2015088475.tif 000026
【図８】
2015088475.tif 000027
【図９】
2015088475.tif 000028
【図１０】
2015088475.tif 000029
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2015088475.tif 000048
【図３０】
2015088475.tif 000049
【図３１】
2015088475.tif 000050
【図３２】
2015088475.tif 000051
【図３３】
2015088475.tif 000052
【図３４】
2015088475.tif 000053
【図３５】
2015088475.tif 000054
【図３６】
2015088475.tif 000055
【図３７】
2015088475.tif 000056
【図３８】
2015088475.tif 000057
【図３９】
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【図４０】
2015088475.tif 000059
【図４１】
2015088475.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月2日(2015.2.2)
【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】
負極と電解液と正極とを含み、
前記電解液は、リチウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、
前記塩のアニオンの化学構造が下記一般式（７）で表され、
（Ｒ１３ＳＯ２）（Ｒ１４ＳＯ２）Ｎ………一般式（７）
（Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
また、Ｒ１３とＲ１４は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
ｎは０〜６の整数。上記Ｒ１３とＲ１４が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜８の整数。）
前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をＩｏとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をＩｓとした場合、Ｉｓ＞Ｉｏであり、
前記負極は、負極活物質にケイ素元素及び／又はスズ元素を含む非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記Ｉｓと前記Ｉｏとの関係がＩｓ＞２×Ｉｏである請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
負極と電解液とを含み、
前記電解液は、リチウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、
前記塩のアニオンの化学構造が下記一般式（７）で表され、
（Ｒ１３ＳＯ２）（Ｒ１４ＳＯ２）Ｎ………一般式（７）
（Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれ独立に、ＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅである。
ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
また、Ｒ１３とＲ１４は、互いに結合して環を形成しても良く、その場合は、２ｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを満たす。
ｎは０〜６の整数。上記Ｒ１３とＲ１４が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜８の整数。）
前記電解液の密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）を前記電解液の塩濃度ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）で除したｄ／ｃは、０．１５≦ｄ／ｃ≦０．７１の範囲内であり、
前記負極は、負極活物質にケイ素元素及び／又はスズ元素を含む非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記ｄ（ｇ／ｃｍ３）は１．２≦ｄ≦２．２である請求項３に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記負極活物質は、ケイ素元素を含む請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記負極活物質は、ケイ素元素と、酸素元素及び／又は炭素元素とを含む請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】
前記ｃ、ｄ、ｅが０である請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項８】
前記ｎが０〜４の整数。上記Ｒ１３とＲ１４が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜７の整数。
である請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項９】
前記ｎが０〜２の整数。上記Ｒ１３とＲ１４が結合して環を形成している場合には、ｎは１〜３の整数。
である請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１０】
前記塩が、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、ＦＳＯ２（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉ、ＦＳＯ２（ＣＨ３ＳＯ２）ＮＬｉ、ＦＳＯ２（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）ＮＬｉ、またはＦＳＯ２（Ｃ２Ｈ５ＳＯ２）ＮＬｉである請求項１〜９の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１１】
前記塩が（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、ＦＳＯ２（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉ、または（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２）ＮＬｉである請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１２】
前記有機溶媒がニトリル類、カーボネート類、アミド類、イソシアネート類、エステル類、エポキシ類、オキサゾール類、ケトン類、酸無水物、スルホン類、スルホキシド類、ニトロ類、フラン類、環状エステル類、芳香族複素環類、複素環類、又は、リン酸エステル類である請求項１〜１１の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１３】
前記有機溶媒がアセトニトリルである請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載の非水電解質二次電池
【請求項１４】
前記有機溶媒が下記一般式（１０）で示される鎖状カーボネートから選択される請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。
Ｒ１９ＯＣＯＯＲ２０                          一般式（１０）
（Ｒ１９、Ｒ２０は、それぞれ独立に、鎖状アルキルであるＣｎＨａＦｂＣｌｃＢｒｄＩｅ、又は、環状アルキルを化学構造に含むＣｍＨｆＦｇＣｌｈＢｒｉＩｊのいずれかから選択される。ｎ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｍ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊはそれぞれ独立に０以上の整数であり、２ｎ＋１＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ、２ｍ＝ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊを満たす。）
【請求項１５】
前記有機溶媒がジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート又はジエチルカーボネートから選択される請求項１〜請求項１２、請求項１４の何れか一項に記載の非水電解質二次電池。