(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化１にて示されるシロキサン誘導体と、
電解質塩と
を含むことを特徴とする電解質。
【化１】
0003975723.tif 000015
（式中、ａは１から５０の整数を表し、ｍ，ｎ，ｑおよびｒは０から４０の整数をそれぞれ表し、Ｒ１およびＲ２は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基をそれぞれ表す。）
【請求項２】
前記シロキサン誘導体は、温度２５℃における動粘性率が５０００ｍｍ2 ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１記載の電解質。
【請求項３】
前記シロキサン誘導体は、重量平均分子量が１００００以下であることを特徴とする請求項１記載の電解質。
【請求項４】
前記電解質塩は、リチウム塩であることを特徴とする請求項１記載の電解質。
【請求項５】
温度２５℃における導電率が０．０１Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電解質。
【請求項６】
下記の化２にて示されるシロキサン誘導体と、
電解質塩と
を含むことを特徴とする電解質。
【化２】
0003975723.tif 000016
（式中、ｂは０から３の整数を表し、ｃは１から４の整数を表し、ｂ＋ｃは必ず４であり、ｓおよびｔは０から４０の整数をそれぞれ表す。Ｒ３はメチル基であり、Ｒ４は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を表す。）
【請求項７】
前記シロキサン誘導体は、温度２５℃における動粘性率が５０００ｍｍ2 ／ｓ以下であることを特徴とする請求項６記載の電解質。
【請求項８】
前記シロキサン誘導体は、重量平均分子量が１００００以下であることを特徴とする請求項６記載の電解質。
【請求項９】
前記電解質塩は、リチウム塩であることを特徴とする請求項６記載の電解質。
【請求項１０】
温度２５℃における導電率が０．０１Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項６記載の電解質。
【請求項１１】
正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記電解質は、下記の化３にて示されるシロキサン誘導体および電解質塩を含むことを特徴とする電池。
【化３】
0003975723.tif 000017
（式中、ａは１から５０の整数を表し、ｍ，ｎ，ｑおよびｒは０から４０の整数をそれぞれ表し、Ｒ１およびＲ２は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基をそれぞれ表す。）
【請求項１２】
前記電解質は、温度２５℃における動粘性率が５０００ｍｍ2 ／ｓ以下のシロキサン誘導体を含むことを特徴とする請求項１１記載の電池。
【請求項１３】
前記電解質は、重量平均分子量が１００００以下のシロキサン誘導体を含むことを特徴とする請求項１１記載の電池。
【請求項１４】
前記電解質は、温度２５℃における導電率が０．０１Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１１記載の電池。
【請求項１５】
前記正極は、リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な酸化物あるいは硫化物を含むと共に、前記負極は、リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な負極材料またはリチウム金属を含むことを特徴とする請求項１１記載の電池。
【請求項１６】
正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記電解質は、下記の化４にて示されるシロキサン誘導体および電解質塩を含むことを特徴とする電池。
【化４】
0003975723.tif 000018
（式中、ｂは０から３の整数を表し、ｃは１から４の整数を表し、ｂ＋ｃは必ず４であり、ｓおよびｔは０から４０の整数をそれぞれ表す。Ｒ３はメチル基であり、Ｒ４は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を表す。）
【請求項１７】
前記電解質は、温度２５℃における動粘性率が５０００ｍｍ2 ／ｓ以下のシロキサン誘導体を含むことを特徴とする請求項１６記載の電池。
【請求項１８】
前記電解質は、重量平均分子量が１００００以下のシロキサン誘導体を含むことを特徴とする請求項１６記載の電池。
【請求項１９】
前記電解質は、温度２５℃における導電率が０．０１Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１６記載の電池。
【請求項２０】
前記正極は、リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な酸化物あるいは硫化物を含むと共に、前記負極は、リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な負極材料またはリチウム金属を含むことを特徴とする請求項１６記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質塩と溶媒とを含む電解質およびそれを用いた電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になり、カメラ一体型ビデオテープレコーダ、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどの携帯用電気製品が急速に普及しつつある。また、環境問題の観点からＮＯx などの排気ガスを空気中に排出しない電気自動車の開発が社会的課題として取り上げられるようになってきた。このような状況の下、ポータブル電源およびクリーンなエネルギー源としての電池、特に、二次電池についての研究開発が活発に進められている。中でも、リチウム（Ｌｉ）またはリチウムイオン（Ｌｉ+ ）を用いた二次電池（リチウム二次電池）は、従来の水系電解液二次電池である鉛（Ｐｂ）二次電池またはニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）二次電池と比較して高いエネルギー密度が得られるので、大きな期待を集めている。
【０００３】
このリチウム二次電池の電解質としては、低分子のエチレンカーボネートあるいはプロピレンカーボネートまたは炭酸ジエチルなどの炭酸エステルなどの非水溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ6 などのリチウム系電解質塩を溶解させたものが、比較的導電率も高く、電位的にも安定であることから広く用いられている。
【０００４】
ところが、このような電解質を用いたリチウム二次電池は高性能であるものの、可燃性の有機溶媒を用いているため、安全性において問題が起こる場合がある。例えば、電流の短絡時に急激に大電流が電池内に流れて発熱し、これにより有機溶媒を含む電解質が気化または分解を起こし、これによるガス発生のために、電池の破損、破裂あるいは発火が起こる可能性があった。そこで、従来は、これらを防止するために、電池内の圧力が上昇すると開裂する安全弁または電流遮断装置などを設けることにより安全対策を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、安全弁などの構造機構を改良することで安全性を確保していたので、構造が複雑となってしまうと共に、それらの構造の分だけ電池の大きさが大きくなってしまうという問題があった。そこで、電池材料を根本的に改善することが望まれている。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、化学的安定性および熱化学的安定性に優れた電解質を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、電解質の気化または分解を抑制することにより、ガスの発生による電池の破損または発火を防止し、かつ電池性能に優れた電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の電解質は、下記の化５にて示されるシロキサン誘導体と、電解質塩とを含むものである。
【化５】
0003975723.tif 000002
（式中、ａは１から５０の整数を表し、ｍ，ｎ，ｑおよびｒは０から４０の整数をそれぞれ表し、Ｒ１およびＲ２は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基をそれぞれ表す。）
【０００９】
本発明による第２の電解質は、下記の化６にて示されるシロキサン誘導体と、電解質塩とを含むものである。
【化６】
0003975723.tif 000003
（式中、ｂは０から３の整数を表し、ｃは１から４の整数を表し、ｂ＋ｃは必ず４であり、ｓおよびｔは０から４０の整数をそれぞれ表す。Ｒ３はメチル基であり、Ｒ４は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を表す。）
【００１０】
本発明による第１の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、電解質は、下記の化７にて示されるシロキサン誘導体および電解質塩を含むものである。
【化７】
0003975723.tif 000004
（式中、ａは１から５０の整数を表し、ｍ，ｎ，ｑおよびｒは０から４０の整数をそれぞれ表し、Ｒ１およびＲ２は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基をそれぞれ表す。）
【００１１】
本発明による第２の電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、電解質は、下記の化８にて示されるシロキサン誘導体および電解質塩を含むものである。
【化８】
0003975723.tif 000005
（式中、ｂは０から３の整数を表し、ｃは１から４の整数を表し、ｂ＋ｃは必ず４であり、ｓおよびｔは０から４０の整数をそれぞれ表す。Ｒ３はメチル基であり、Ｒ４は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を表す。）
【００１２】
本発明による第１または第２の電解質では、化５または化６に示したシロキサン誘導体を含んでいるので、化学的安定性が高く、難燃性または低蒸気圧であるために熱化学的にも優れた特性を得られる。
【００１３】
本発明による第１または第２の電池では、電解質が化７または化８に示したシロキサン誘導体を含んでいるので、電流の短絡時においても気化または分解が起こりにくく、電池の破損または発火が防止され、高電圧においても優れた電池性能が示される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る電解質は、溶媒と電解質塩とを含んでいる。溶媒は電解質塩を溶解し解離させるものである。溶媒は、化９または化１０に示したシロキサン誘導体のうちの少なくとも一方を含んでいる。
【００１６】
【化９】
0003975723.tif 000006
（式中、ａは１から５０の整数を表し、ｍ，ｎ，ｑおよびｒは０から４０の整数をそれぞれ表し、Ｒ１およびＲ２は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基をそれぞれ表す。なお、ｍとｎとｑとｒとは同じ値でも異なる値でもよく、Ｒ１とＲ２とは同一でも異なっていてもよい。）
【００１７】
【化１０】
0003975723.tif 000007
（式中、ｂは０から３の整数を表し、ｃは１から４の整数を表し、ｂ＋ｃは必ず４であり、ｓおよびｔは０から４０の整数をそれぞれ表す。Ｒ３はメチル基であり、Ｒ４は水素原子，アルキル基またはアルキル基に含まれる水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を表す。なお、ｓとｔは同じ値でも異なる値でもよい。）
【００１８】
これらシロキサン誘導体は、ケイ素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との鎖状結合を基本骨格にもち、ケイ素に１価の有機基である側鎖が付加された鎖状型の無機高分子である。これらシロキサン誘導体は、化学的安定性が高く、難燃性または低蒸気圧であるために熱化学的安定性にも優れるという特性を有している。
【００１９】
これらシロキサン誘導体の温度２５℃における動粘性率は５０００ｍｍ2 ／ｓ（５０００ｃＳｔ）以下であることが好ましく、重量平均分子量は１００００以下であることが好ましい。電解質の溶媒として用いるには、粘度が比較的低く、かつ電解質塩を溶解し得ることが必要だからである。動粘性率および重量平均分子量は、例えば、化９に示したａ，ｍ，ｎ，ｑおよびｒの値を選択することにより、または化１０に示したｂ，ｃ，ｓおよびｔの値を選択することにより調製される。例えば、化９に示したシロキサン誘導体であれば、ａを１から２０の範囲内の整数とすることが好ましい。
【００２０】
電解質塩としては、例えば、軽金属塩が挙げられる。軽金属塩にはリチウム塩，ナトリウム（Ｎａ）塩，あるいはカリウム（Ｋ）塩などのアルカリ金属塩、またはマグネシウム（Ｍｇ）塩あるいはカルシウム（Ｃａ）塩などのアルカリ土類金属塩、またはアルミニウム（Ａｌ）塩などがあり、目的に応じて１種または複数種が選択される。例えば、リチウム塩であれば、ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＣｌＯ4 ，ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＡｓＦ6 ，ＣＦ3 ＳＯ3 Ｌｉ，（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉ，Ｃ4 Ｆ9 ＳＯ3 Ｌｉ，ＣＦ3 ＣＯ2 Ｌｉ，（ＣＦ3 ＣＯ2 ）2 ＮＬｉ，Ｃ6 Ｆ5 ＳＯ3 Ｌｉ，Ｃ8 Ｆ17ＳＯ3 Ｌｉ，（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉ，（Ｃ4 Ｆ9 ＳＯ2 ）（ＣＦ3 ＳＯ2 ）ＮＬｉ，（ＦＳＯ2 Ｃ6 Ｆ4 ）（ＣＦ3 ＳＯ2 ）ＮＬｉ、（（ＣＦ3 ）2 ＣＨＯＳＯ2 ）2 ＮＬｉ，（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 ＣＬｉ，（Ｃ6 Ｆ3 （ＣＦ3 ）2 −３，５）4 ＢＬｉ，ＬｉＣＦ3 あるいはＬｉＡｌＣｌ4 が挙げられ、これらのうちのいずれか１種または２種以上が混合して用いられる。
【００２１】
なお、この電解質の温度２５℃における導電率は０．０１Ｓ／ｍ以上であることが好ましく、電解質塩の種類あるいはその濃度により調整される。
【００２２】
また、この電解質は、上述したシロキサン誘導体に加えて他の溶媒を含んでいてもよい。他の溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γーブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、ジプロピルカーボネート、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステルあるいはプロピオン酸エステルなどが挙げられ、これらのいずれか１種または２種以上が混合して用いられる。
【００２３】
このような構成を有する電解質は、次のようにして電池に用いられる。ここでは、リチウム二次電池の例を挙げ、図面を参照して、以下に説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る電解質を用いた二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池はいわゆるコイン型といわれるものであり、外装カップ１１内に収容された円板状の負極１２と外装缶１３内に収容された円板状の正極１４とが、セパレータ１５を介して積層されたものである。外装カップ１１および外装缶１３の内部は本実施の形態に係る電解質１６により満たされており、外装カップ１１および外装缶１３の周縁部は絶縁性のガスケット１７を介してかしめられることにより密閉されている。
【００２５】
負極１２は例えば負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な負極材料またはリチウム金属を含んでおり、必要に応じて更にポリフッ化ビニリデンなどのバインダを含んでいる。
【００２６】
リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、炭素材料，金属酸化物あるいは高分子材料などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類、石油コークスもしくはピッチコークスなどのコークス類、人造黒鉛類、天然黒鉛類、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、ガラス状炭素類、有機高分子材料焼成体あるいは炭素繊維などの所定の温度および雰囲気にて調製されたものが挙げられる。なお、有機高分子材料焼成体というのは、有機高分子材料を不活性ガス雰囲気中または真空中において５００℃以上の適当な温度で焼成したものである。また、金属酸化物としては、酸化鉄，酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００２７】
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物も挙げられる。なお本明細書において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体，共晶（共融混合物），金属間化合物あるいはそれらのうち２種以上が共存するものがある。
【００２８】
このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ（Ｓｎ），鉛（Ｐｂ），アルミニウム，インジウム（Ｉｎ），ケイ素，亜鉛（Ｚｎ），銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），アンチモン（Ｓｂ），ビスマス（Ｂｉ），カドミウム（Ｃｄ），マグネシウム，ホウ素（Ｂ），ガリウム（Ｇａ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ヒ素（Ａｓ），銀（Ａｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ジルコニウム（Ｚｒ）およびイットリウム（Ｙ）が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式Ｍａd Ｍｂe Ｌｉf 、あるいは化学式Ｍａg Ｍｃh Ｍｄi で表されるものが挙げられる。これら化学式において、Ｍａはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、ＭｂはリチウムおよびＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、Ｍｃは非金属元素の少なくとも１種を表し、ＭｄはＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表す。また、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈおよびｉの値はそれぞれｄ＞０、ｅ≧０、ｆ≧０、ｇ＞０、ｈ＞０、ｉ≧０である。
【００２９】
中でも、４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００３０】
このような合金あるいは化合物について具体的に例を挙げれば、ＬｉＡｌ、ＡｌＳｂ、ＣｕＭｇＳｂ、ＳｉＢ4 、ＳｉＢ6 、Ｍｇ2 Ｓｉ、Ｍｇ2 Ｓｎ、Ｎｉ2 Ｓｉ、ＴｉＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 、ＣｏＳｉ2 、ＮｉＳｉ2 、ＣａＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、Ｃｕ5 Ｓｉ、ＦｅＳｉ2 、ＭｎＳｉ2 、ＮｂＳｉ2 、ＴａＳｉ2 、ＶＳｉ2 、ＷＳｉ2 、ＺｎＳｉ2 、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ、ＳｉＯv （０＜ｖ≦２）、ＳｎＯw （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ3 、ＬｉＳｉＯあるいはＬｉＳｎＯなどがある。
【００３１】
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、これらのいずれか１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００３２】
正極１４は例えば正極活物質を含んでおり、必要に応じて更にカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダとを含んでいる。
【００３３】
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および離脱することが可能な酸化物あるいは硫化物などが挙げられ、これらのいずれか１種または２種以上が用いられる。具体的には、例えば、ＴｉＳ2 、ＭｏＳ2 あるいはＶ2 Ｏ5 などのリチウムを含有しない金属硫化物もしくは酸化物、またはリチウムを含有するリチウム複合酸化物が挙げられ、また、ＮｂＳｅ2 なども挙げられる。中でも、エネルギー密度を高くするには、Ｌｉx ＭＯ2 を主体とするリチウム複合酸化物が好ましい。なお、Ｍは１種類以上の遷移金属元素が好ましく、具体的には、コバルト，ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種が好ましい。また、ｘは、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０の範囲内の値である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 、Ｌｉx Ｎｉy Ｃｏ1-y Ｏ2 （但し、ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０＜ｘ＜１、０．７＜ｙ≦１である。）あるいはＬｉＭｎ2 Ｏ4 などが挙げられる。
【００３４】
なお、このリチウム複合酸化物は、例えば、リチウムの炭酸塩、硝酸塩、酸化物あるいは水酸化物と、遷移金属の炭酸塩、硝酸塩、酸化物あるいは水酸化物とを所望の組成に応じて粉砕混合し、酸素雰囲気中において６００℃〜１０００℃の範囲内の温度で焼成することにより調製される。
【００３５】
セパレータ１５は、負極１２と正極１４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り、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の不織布またはセラミックフィルムまたは多孔質薄膜フィルムなどにより構成されている。
【００３６】
このような構成を有する二次電池は次のように作用する。
【００３７】
この二次電池では、充電を行うと、正極１４からリチウムイオンが離脱し、電解質１６を介してセパレータ１５を通過して負極１２に吸蔵される。その後、放電を行うと、負極１２からリチウムイオンが離脱し、電解質１６を介してセパレータ１５を通過して正極１４に戻り吸蔵される。ここで、電解質１６は、溶媒として化９または化１０に示したシロキサン誘導体を含んでいるので、化学的安定性が高く、難燃性または低蒸気圧であるために熱化学的にも優れている。よって、電流の短絡時においても気化または分解が起こりにくく、電池の破損または発火が防止され、高電圧においても優れた電池性能が示される。
【００３８】
このように、本実施の形態に係る電解質によれば、溶媒として化９または化１０に示したシロキサン誘導体を含んでいるので、化学的安定性および熱化学的安定性を高くすることができる。よって、この電解質を用いて電池を構成すれば、電流の短絡時に急激に大電流が流れても、電解質の気化または分解を抑制することができる。従って、電池の破損または発火を防止でき、安全性を向上させるととができると共に、高電圧においても優れた電池性能を得ることができる。
【００３９】
また、化９または化１０に示したシロキサン誘導体の温度２５℃における動粘性率を５０００ｍｍ2 ／ｓ以下あるいは重量平均分子量を１００００以下とするようにすれば、高い導電率を引き出すのに充分な電解質塩を溶解することができ、かつ電解質塩の解離により生じたイオンが移動することができる良好な電解質を得ることができる。
【００４０】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００４１】
（実施例１−１〜１−３）
溶媒として、重量平均分子量が６３１である化１１に示したシロキサン誘導体を用意し、これにリチウム塩として（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉを添加して電解質を作製した。その際、シロキサン誘導体１ｇに対する（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉの添加量を実施例１−１〜１−３で表１に示したように変化させた。なお、化１１に示したシロキサン誘導体は、化９に示した化学式においてａ＝１，ｍ＝０，ｎ＝４，ｑ＝４，ｒ＝０，Ｒ１＝ＣＨ3 およびＲ２＝ＣＨ3 の場合のものである。このシロキサン誘導体の温度２５℃での動粘性率は１６ｍｍ2 ／ｓであった。
【００４２】
【化１１】
0003975723.tif 000008
【００４３】
【表１】
0003975723.tif 000009
【００４４】
得られた実施例１−１〜１−３の電解質について、イオン導電度試験をそれぞれ行った。イオン導電度試験では、電解質を厚さ０．１４５ｃｍおよび面積０．７８５４ｃｍ2 のステンレス板で挟んで電圧を印加し、その印加する正弦波交流電圧を記号法（複素表示）で表現したいわゆるコール・コール（Cole-Cole ）プロットから導電率を求めた。得られた結果を表１に示す。
【００４５】
また、本実施例に対する比較例１−１，１−２として、溶媒として重量平均分子量が３３１０である化１２に示したシロキサン誘導体を用いたことを除き、他は本実施例と同様にして電解質を作製した。その際、シロキサン誘導体１ｇに対する（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉの添加量を比較例１−１，１−２で表１に示したように変化させた。比較例１−１，１−２の電解質についても、本実施例と同様にして導電率を求めた。これらの結果も表１に合わせて示す。なお、比較例１−１は実施例１−１に対応し、比較例１−２は実施例１−２に対応している。
【００４６】
【化１２】
0003975723.tif 000010
【００４７】
表１から分かるように、本実施例によれば、比較例１−１，１−２よりも導電率が高く、電池などに使用することができる導電性が得られた。
【００４８】
更に、得られた実施例１−２の電解質を用い、図１に示したようなコイン型のテストセルを作製して充放電試験を行い、放電特性を調べた。テストセルの正極にはＬｉＣｏＯ2 を用い、負極には炭素材料を用いた。充放電は、上限電圧を４．２Ｖ、下限電圧を３．０Ｖ、放電電流を１００μＡとして２０サイクルまで繰り返した。その結果得られた充放電曲線を図２に示す。図２から、この電解質を用いた電池は十分な充放電特性を有することが分かった。よって、化１１に示したシロキサン誘導体を含む電解質を用いれば、優れた電池性能を得られることが分かった。
【００４９】
（実施例２−１〜２−６）
実施例２−１〜２−３として、溶媒に重量平均分子量が１０１４である化１３に示したシロキサン誘導体を用いたことを除き、他は実施例１−１と同様にして電解質を作製した。その際、シロキサン誘導体１ｇに対する（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉの添加量を実施例２−１〜２−３で表２に示したように変化させた。なお、化１３に示したシロキサン誘導体は、化１０に示した化学式においてｂ＝１，ｃ＝３，ｓ＝４，ｔ＝０およびＲ４＝ＣＨ3 の場合のものである。このシロキサン誘導体の温度２５℃での動粘性率は２３ｍｍ2 ／ｓであった。
【００５０】
【化１３】
0003975723.tif 000011
【００５１】
【表２】
0003975723.tif 000012
【００５２】
また、実施例２−４〜２−６として、溶媒に重量平均分子量が１３２２である化１４に示したシロキサン誘導体を用いたことを除き、他は実施例１−１と同様にして電解質を作製した。その際、シロキサン誘導体１ｇに対する（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉの添加量を実施例２−４〜２−６で表３に示したように変化させた。なお、化１４に示したシロキサン誘導体は、化１０に示した化学式においてｂ＝０，ｃ＝４，ｓ＝４，ｔ＝０およびＲ４＝ＣＨ3 の場合のものである。このシロキサン誘導体の温度２５℃での動粘性率は２８ｍｍ2 ／ｓであった。
【００５３】
【化１４】
0003975723.tif 000013
【００５４】
【表３】
0003975723.tif 000014
【００５５】
得られた実施例２−１〜２−６の電解質についても、実施例１−１と同様にしてイオン導電度試験を行い、導電率を求めた。得られた結果を比較例１−１，１−２の結果と合わせて表２または表３に示す。なお、比較例１−１は実施例２−１および実施例２−４に対応し、比較例１−２は実施例２−２および実施例２−５に対応している。
【００５６】
表２および表３から分かるように、本実施例によれば、比較例１−１，１−２よりも導電率が高く、電池などに使用することができる導電性が得られた。
【００５７】
更に、得られた実施例２−２の電解質を用い、実施例１−２と同様にして図１に示したようなコイン型のテストセルを作製し、放電特性を調べた。得られた充放電曲線を図３に示す。図３から、この電解質を用いた電池は十分な充放電特性を有することが分かった。よって、化１３に示したシロキサン誘導体を含む電解質を用いれば、優れた電池性能を得られることが分かった。
【００５８】
なお、上記実施例では、化９に示したシロキサン誘導体として化１１に示したシロキサン誘導体を、化１０に示したシロキサン誘導体として化１３および化１４に示したシロキサン誘導体を具体的に挙げて説明したが、化１１，化１３および化１４に示したもの以外でも、上記化９または化１０で表される一般的なシロキサン誘導体であれば、同様の結果を得ることができる。
【００５９】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例においては、電極反応種がリチウムである二次電池について説明したが、本発明は、電極反応種がナトリウムあるいはカリウムなどの他のアルカリ金属，またはマグネシウムあるいはカルシウムなどのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属である電池についても同様に適用することができる。その場合、電解質塩はそれに応じて適宜に選択される。
【００６０】
また、上記実施の形態および実施例においては、コイン型の二次電池について説明したが、本発明は、ボタン型、ペーパー型、角型あるいはスパイラル構造を有する筒型など他の形状のものについても同様に適用することができる。
【００６１】
更に、上記実施の形態および実施例においては、二次電池について説明したが、本発明は、一次電池などの他の電池にも適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項１０のいずれか１に記載の電解質によれば、化１または化２に示したシロキサン誘導体を含んでいるので、化学的安定性および熱化学的安定性を高くすることができるという効果を奏する。
【００６３】
特に、請求項２，請求項３，請求項７または請求項８に記載の電解質によれば、シロキサン誘導体の温度２５℃における動粘性率を５０００ｍｍ2 ／ｓ以下あるいは重量平均分子量を１００００以下とするようにしたので、高い導電率を引き出すのに充分な電解質塩を溶解することができ、かつ解離により生じたイオンが良好に移動することができるという効果を奏する。
【００６４】
また、請求項１１ないし請求項２０のいずれか１に記載の電池によれば、化３または化４に示したシロキサン誘導体を含む電解質を備えているので、電流の短絡時に急激に大電流が流れても、電解質の気化または分解を抑制することができる。よって、電池の破損または発火を防止でき、安全性を向上させることができると共に、高電圧においても優れた電池性能を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電解質を用いた二次電池の構成を表す断面図である。
【図２】本発明の実施例１−２に係る電解質の放電特性試験における充放電曲線を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例２−２に係る電解質の放電特性試験における充放電曲線を示す特性図である。
【符号の説明】
１１…外装カップ、１２…負極、１３…外装缶、１４…正極、１５…セパレータ、１６…電解質、１７…ガスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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