本技術(shù)涉及用于二次電池的電解液、使用電解液的二次電池、和電池組、電動車輛、蓄電系統(tǒng)、電動工具、以及電子裝置，其各自使用二次電池。

背景技術(shù)：

各種電子裝置如手機(jī)和個人數(shù)字助理(pda)已被廣泛使用，并且已被要求進(jìn)一步減小電子裝置的尺寸和重量以及實(shí)現(xiàn)它們的更長壽命。因此，已開發(fā)了電池，尤其是小型輕質(zhì)二次電池，其能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度，作為用于電子裝置的電源。

二次電池的應(yīng)用不限于上文描述的電子裝置，并且還考慮將二次電池應(yīng)用于各種其他應(yīng)用。這種其他應(yīng)用的實(shí)例可以包括：可拆卸地安裝在例如電子裝置上的電池組；電動車輛如電動汽車；蓄電系統(tǒng)如家用電力服務(wù)器；以及電動工具如電鉆。

已經(jīng)提出了二次電池，其利用各種充電和放電原理來獲得電池容量。尤其是，已關(guān)注二次電池，其利用電極反應(yīng)物的嵌入(insertion)和脫嵌(extraction)，以及二次電池，其利用電極反應(yīng)物的沉淀和溶解，其使得可以實(shí)現(xiàn)比其他電池如鉛酸電池和鎳鎘電池更高的能量密度。

二次電池包括正極、負(fù)極、和電解液。電解液包括溶劑和電解質(zhì)鹽。電解液的組成對電池特性施加很大的影響。因此，已經(jīng)對電解液的組成進(jìn)行了各種研究。

更具體地，為了長期穩(wěn)定地維持容量，氰基硼酸鹽化合物用作電解質(zhì)鹽(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。為了抑制電池性能隨著時間的推移的下降，硼酸鹽化合物用作電解質(zhì)鹽(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2014-005261號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2014-022291號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

與上文描述的電子裝置和其它裝置的更高性能和更多的多功能相關(guān)聯(lián)，更頻繁地使用電子裝置和其它裝置，并且其使用環(huán)境擴(kuò)大。為此，仍有改善二次電池的電池特性的余地。

因此，希望提供二次電池用電解液、二次電池、電池組、電動車輛、蓄電系統(tǒng)、電動工具、和電子裝置，其各自使得可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的電池特性。

根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式的二次電池用電解液包括由以下式(1)表示的氰基化合物。

[化學(xué)式1]

(x1ⁿ¹⁺是金屬離子和鎓離子的一種，m1是過渡金屬元素，以及長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，rf是氟基和一價氟化烴基中的一種，y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-、-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-、-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-、-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-、-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-、和-cr22-(cr32)e1-cr22-的一種，r1各自是氫基(-h)、氟基(-f)、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，并且r1中的一個或多個是氟基和一價氟化烴基的一種，r2各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，r3各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，a1、f1、和n1各自是1或2的整數(shù)，b1和d1各自是1至4的整數(shù)，c1是0至3的整數(shù)，e1是0至4的整數(shù)，以及g1和m1各自是1至3的整數(shù)。)

根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式的二次電池包括：正極；負(fù)極；和電解液，并且電解液具有與根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的前述二次電池用電解液的構(gòu)成類似的構(gòu)成。

根據(jù)本技術(shù)的各種實(shí)施方式的電池組、電動車輛、蓄電系統(tǒng)、電動工具、和電子裝置各自包括二次電池，并且二次電池具有這樣的構(gòu)成，其類似于根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的前述二次電池的構(gòu)成。

根據(jù)本技術(shù)的各實(shí)施方式的二次電池用電解液和二次電池，電解液包括由式(1)表示的氰基化合物，其使得可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電池特性。此外，在本技術(shù)的各實(shí)施方式的電池組、電動車輛、蓄電系統(tǒng)、電動工具、和電子裝置中，類似的效果均是可實(shí)現(xiàn)的。

注意，這里描述的效果是非限制性的。通過本技術(shù)獲得的效果可以是在本技術(shù)中描述的效果的一種或多種。

附圖說明

[圖1]是根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式的二次電池(圓柱型)的構(gòu)成的截面圖。

[圖2]是圖1所示的螺旋卷繞電極體的一部分的截面圖。

[圖3]是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的另一種二次電池(層壓膜型)的構(gòu)成的透視圖。

[圖4]是沿圖3所示的螺旋卷繞電極體的iv-iv線獲取的截面圖。

[圖5]是二次電池的應(yīng)用實(shí)例(電池組：單電池)的構(gòu)成的透視圖。

[圖6]是示出圖5所示的電池組的構(gòu)成的框圖。

[圖7]是示出二次電池的應(yīng)用實(shí)例(電池組：組裝電池(assembledbattery))的構(gòu)成的框圖。

[圖8]是示出二次電池的應(yīng)用實(shí)例(電動車輛)的構(gòu)成的框圖。

[圖9]是示出二次電池的應(yīng)用實(shí)例(蓄電系統(tǒng))的構(gòu)成的框圖。

[圖10]是示出二次電池的應(yīng)用實(shí)例(電動工具)的構(gòu)成的框圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，參照附圖，詳細(xì)描述了本技術(shù)的一些實(shí)施方式。值得注意的是，按以下順序給出說明。

1.二次電池用電解液

2.二次電池

2-1.鋰離子二次電池(圓柱型)

2-2.鋰離子二次電池(層壓膜型)

2-3.鋰金屬二次電池

3.二次電池的應(yīng)用

3-1.電池組(單電池)

3-2.電池組(組裝電池)

3-3.電動車輛

3-4.蓄電系統(tǒng)

3-5.電動工具

<1.二次電池用電解液>

首先，描述根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式的二次電池用電解液。

在這里描述的二次電池用電解液(下文中簡稱為“電解液”)可以用于例如二次電池如鋰離子二次電池。然而，使用電解液的二次電池的種類不限于鋰離子二次電池。

[氰基化合物]

電解液包括由以下式(1)表示的一種或多種氰基化合物(下文中簡稱為“氰基化合物”)。氰基化合物還可以作為例如將在后面在電解液中描述的電解質(zhì)鹽的一部分。

[化學(xué)式2]

(x1ⁿ¹⁺是金屬離子和鎓離子的一種，m1是過渡金屬元素，以及長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，rf是氟基和一價氟化烴基的一種，y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-、-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-、-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-、-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-、-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-、和-cr22-(cr32)e1-cr22-的一種，r1各自是氫基(-h)、氟基(-f)、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，并且r1中的一個或多個是氟基和一價氟化烴基的一種，r2各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，r3各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，a1、f1、和n1各自是1或2的整數(shù)，b1和d1各自是1至4的整數(shù)，c1是0至3的整數(shù)，e1是0至4的整數(shù)，以及g1和m1各自是1至3的整數(shù)。)

氰基化合物包括陽離子(x1ⁿ¹⁺)和陰離子，并且在陰離子中，氰基(-cn)結(jié)合至中心元素(m1)。如可以從b1可能采用的值的范圍(b1＝1至4的整數(shù))看出，氰基化合物包括一個或多個氰基。

電解液包括氰基化合物，其改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性，從而在充電和放電期間抑制電解液的分解反應(yīng)。在這種情況下，即使在惡劣的環(huán)境中，如高溫環(huán)境和低溫環(huán)境，也會特別抑制電解液的分解反應(yīng)。

沒有特別限定x1ⁿ¹⁺的種類，只要x1ⁿ¹⁺是金屬離子和鎓離子的一種。在其中x1ⁿ¹⁺的數(shù)量(g1的值)是兩個或更多個的情況下，兩個或更多個x1ⁿ¹⁺可以是相同種類的離子或不同種類的離子。不言而喻的是，兩個或更多個x1ⁿ¹⁺的一些可以是相同種類的離子。

沒有特別限定金屬離子的種類，只要金屬離子是金屬元素的任何離子。尤其是，金屬元素可以優(yōu)選是在長周期型元素周期表中的第1族元素(堿金屬元素)和第2族元素(堿土金屬元素)的一種，其容易使得氰基化合物可獲得(可制造的)并充分改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。

堿金屬元素的實(shí)例可以包括鋰(li)、鈉(na)、鉀(k)、銣(rb)、銫(cs)、和鈁(fr)。堿土金屬元素的實(shí)例可以包括鈹(be)、鎂(mg)、鈣(ca)、鍶(sr)、鋇(ba)、和鐳(ra)。

沒有特別限定鎓離子的種類，只要鎓離子是通過質(zhì)子化所獲得的任何陽離子。鎓離子的實(shí)例可以包括銨離子(nh4⁺)、鏻離子(ph4⁺)、氧鎓離子(h3o⁺)、锍離子(h3s⁺)、二氫氟陽離子(h2f⁺)、和氯鎓離子(h2cl⁺)。

尤其是，x1可以優(yōu)選是鋰，其使得可以達(dá)到更高的效果。

沒有特別限定m1的種類，只要m1是過渡金屬元素，以及在長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種。

第13族元素的實(shí)例可以包括硼(b)、鋁(al)、鎵(ga)、銦(in)、和鉈(tl)。第14族元素的實(shí)例可以包括碳(c)、硅(si)、鍺(ge)、錫(sn)、和鉛(pb)。第15族元素的實(shí)例可以包括氮(n)、磷(p)、砷(as)、銻(sb)、和鉍(bi)。

尤其是，m1可以優(yōu)選是以下元素之一：如硼、磷、和鋁，其容易使得氰基化合物可獲得(可制造的)并且充分改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。

沒有特別限定rf的種類，只要rf是氟基和一價氟化烴基的一種。在其中rf的數(shù)量(c1的值)是兩個或更多個的情況下，兩個或更多個rf可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。不言而喻的是，兩個或更多個rf的一些可以是相同種類的基團(tuán)。如可以從c1可能采用的值的范圍(c1＝0至3的整數(shù))看出，氰基化合物可以包括rf或可以不包括rf。

一價氟化烴基是這樣的基團(tuán)，其中在一價烴基中的一個或多個氫基(-h)由氟基(-f)取代。一價烴基是由碳(c)和氫(h)構(gòu)成的一價基團(tuán)的類名。

值得注意的是，一價烴基可以具有直鏈結(jié)構(gòu)或具有一個或多個側(cè)鏈的分支結(jié)構(gòu)。此外，一價烴基可以是包括碳-碳多重鍵的不飽和烴基或不包括碳-碳多重鍵的飽和烴基。碳-碳多重鍵的實(shí)例可以包括碳-碳雙鍵(>c＝c<)和碳-碳三鍵(-c≡c-)。

一價烴基的實(shí)例可以包括烷基，烯基，炔基，環(huán)烷基，芳基，以及其中結(jié)合烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、和芳基中的兩種或更多種的一價基團(tuán)(下文中被稱為“一價結(jié)合基團(tuán)”)。一價結(jié)合基團(tuán)的實(shí)例可以包括其中結(jié)合烷基和烯基的基團(tuán)、其中結(jié)合烷基和炔基的基團(tuán)、和其中結(jié)合烯基和炔基的基團(tuán)。此外，一價結(jié)合基團(tuán)的實(shí)例可以包括這樣的基因，其中結(jié)合環(huán)烷基以及烷基、烯基、和炔基之一，以及這樣的基團(tuán)，其中結(jié)合芳基以及烷基、烯基、和炔基之一。

值得注意的是，沒有特別限定在一價烴基中的碳數(shù)。在烷基中的碳數(shù)可以是例如1至10。在烯基中的碳數(shù)以及在炔基中的碳數(shù)各自可以是例如2至10。在環(huán)烷基中的碳數(shù)以及在芳基中的碳數(shù)各自可以是例如6至18。這使得可以充分改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性，同時確保氰基化合物的溶解性、相容性、和其他性能。

烷基的具體實(shí)例可以包括甲基(-ch3)、乙基(-c2h5)、丙基(-c3h7)、和叔丁基(-c(-ch3)2-ch3)。烯基的具體實(shí)例可以包括乙烯基(-ch＝ch2)和烯丙基(-ch2-ch＝ch2)。炔基的具體實(shí)例可以包括乙炔基(-c≡ch)。環(huán)烷基的具體實(shí)例可以包括環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、和環(huán)辛基。芳基的具體實(shí)例可以包括苯基和萘基。一價結(jié)合基團(tuán)的具體實(shí)例可以包括芐基。

尤其是，rf可以優(yōu)選是一價氟化烴基，以及更優(yōu)選氟化烷基。此外，在一價氟化烴基中的碳數(shù)可以優(yōu)選是1至10，如上文所描述的，其充分改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性，同時確保氰基化合物的溶解性、相容性、和其他性能。

一價氟化烴基的具體實(shí)例可以是這樣的基團(tuán)，其中在上文提到的烷基的具體實(shí)例、烯基的具體實(shí)例、炔基的具體實(shí)例、環(huán)烷基的具體實(shí)例、芳基的具體實(shí)例、一價結(jié)合基團(tuán)的具體實(shí)例的每個中的一個或多個氫基由氟基取代。

一價氟化烷基的具體實(shí)例可以包括全氟甲基(-cf3)、全氟乙基(-c2f5)、全氟丙基(-c3f7)、和全氟叔丁基(-c(-cf3)2-cf3)。

沒有特別限定y1的種類，只要y1是上文提到的六種二價基團(tuán)的一種。

基團(tuán)-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-是包括兩個羰基(-(c＝o)-)的基團(tuán)?；鶊F(tuán)-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-是包括一個羰基的基團(tuán)。基團(tuán)-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-是包括兩個磺?；?-s(＝o)2-)的基團(tuán)?；鶊F(tuán)-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-是包括一個磺?；幕鶊F(tuán)?；鶊F(tuán)-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-是包括一個羰基和一個磺?；幕鶊F(tuán)?；鶊F(tuán)-r22c-(cr32)e1-cr22-是既不包括羰基也不包括磺?；幕鶊F(tuán)。

沒有特別限定每個r1的種類，只要每個r1是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種。一價烴基和一價氟化烴基的細(xì)節(jié)是如上文所描述的。

注意，r1中的一個或多個可以是氟基和一價氟化烴基之一。換句話說，在其中y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-的情況下，r1中的一個或多個可以包括氟(f)作為構(gòu)成元素，與其中r1中的一個或多個不包括氟作為構(gòu)成元素的情況相比，其會改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。

在其中y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-的情況下，y1的具體實(shí)例可以包括-c(＝o)-(cf2)-c(＝o)-、-c(＝o)-(cfh)-c(＝o)-、和-c(＝o)-(c2f4)-c(＝o)-。

沒有特別限定每個r2的種類，只要每個r2是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種。換句話說，不同于上文提到的r1，r2中的一個或多個可以包括氟作為構(gòu)成元素或可以不包括氟作為構(gòu)成元素。

r2的以上描述適用于r3。換句話說，沒有特別限定每個r3的種類，只要每個r3是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種。此外，r3中的一個或多個可以包括氟作為構(gòu)成元素，或可以不包括氟作為構(gòu)成元素。

氰基化合物的具體實(shí)例可以包括以下化合物。

其中y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-的氰基化合物的具體實(shí)例可以包括由以下式(1-1)至(1-18)表示的化合物。

[化學(xué)式3]

[化學(xué)式4]

其中y1是-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-的氰基化合物的具體實(shí)例可以包括由以下式(1-21)至(1-36)表示的化合物。

[化學(xué)式5]

[化學(xué)式6]

其中y1是-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-的氰基化合物的具體實(shí)施例可以包括由以下式(1-41)至(1-44)表示的化合物。

[化學(xué)式7]

其中y1是-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-的氰基化合物的具體實(shí)例可以包括由以下式(1-51)至(1-56)表示的化合物。

[化學(xué)式8]

其中y1是-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-的氰基化合物的具體實(shí)例可以包括由以下式(1-61)至(1-64)表示的化合物。

[化學(xué)式9]

其中y1是-cr22-(cr32)e1-cr22-的氰基化合物的具體實(shí)例可以包括由以下式(1-71)至(1-74)表示的化合物。

[化學(xué)式10]

沒有特別限定在電解液中氰基化合物的含量。尤其是，在電解液中氰基化合物的含量可以優(yōu)選是0.01mol/kg至1.5mol/kg(包括兩端)，并且更優(yōu)選0.01mol/kg至0.5mol/kg(包括兩端)，其會充分改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。

[其他材料]

值得注意的是，除前述氰基化合物之外，電解液還可以包括一種或多種其他材料。

[溶劑]

其他材料可以是例如一種或多種溶劑如非水溶劑(有機(jī)溶劑)。包括非水溶劑的電解液是所謂的非水電解液。

溶劑的實(shí)例可以包括環(huán)狀碳酸酯、鏈碳酸酯、內(nèi)酯、鏈羧酸酯、和腈(單腈)，其使得可以實(shí)現(xiàn)例如高電池容量、優(yōu)越的循環(huán)特性、和優(yōu)越的儲存特性。

環(huán)狀碳酸酯的實(shí)例可以包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、和碳酸亞丁酯。鏈碳酸酯的實(shí)例可以包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、和碳酸甲丙酯。內(nèi)酯的實(shí)例可以包括γ-丁內(nèi)酯和γ-戊內(nèi)酯。鏈羧酸酯的實(shí)例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯、和三甲基乙酸乙酯。腈的實(shí)例可以包括乙腈、甲氧基乙腈、和3-甲氧基丙腈。

此外，溶劑的實(shí)例可以包括1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二氧戊環(huán)、4-甲基-1,3-二氧戊環(huán)、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-甲基噁唑烷酮、n,n’-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、環(huán)丁砜、磷酸三甲酯、和二甲亞砜，其使得可以實(shí)現(xiàn)類似的優(yōu)點(diǎn)。

尤其是，碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、和碳酸甲乙酯的一種或多種可以是優(yōu)選的，其使得可以實(shí)現(xiàn)例如高電池容量、優(yōu)越的循環(huán)特性、和優(yōu)越的儲存特性。在這種情況下，高粘度(高介電常數(shù))溶劑(具有，例如，比介電常數(shù)ε≥30)如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯與低粘度溶劑(具有，例如，粘度≤1mpa·s)如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、和碳酸二乙酯的組合可以是更優(yōu)選的。上述組合允許改善電解質(zhì)鹽的解離性能和離子遷移率。

尤其是，溶劑可以含有不飽和環(huán)狀碳酸酯、鹵代碳酸酯、磺酸酯、酸酐、二氰基化合物(二腈)、和二異氰酸酯化合物的一種或多種，其使得可以改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。

不飽和環(huán)狀碳酸酯是具有一個或多個不飽和鍵(碳-碳雙鍵)的環(huán)狀碳酸酯。不飽和環(huán)狀碳酸酯的實(shí)例可以包括由以下式(2)至(4)表示的化合物。沒有特別限定不飽和環(huán)狀碳酸酯在溶劑中的含量，但可以是例如0.01重量％至10重量％(包括兩端)。

[化學(xué)式11]

(r11和r12各自是氫基和烷基的一種，r13至r16各自是氫基、烷基、乙烯基、和烯丙基的一種，r13至r16中的一個或多個是乙烯基和烯丙基的一種，r17是由>cr171r172表示的基團(tuán)，并且r171和r172各自是氫基和烷基的一種。)

由式(2)表示的化合物是碳酸亞乙烯酯類化合物(vinylenecarbonate-basedcompound)。r11和r12可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。烷基的細(xì)節(jié)是如上所述。碳酸亞乙烯酯類化合物的具體實(shí)例可以包括碳酸亞乙烯酯(1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮)(vinylenecarbonate(1,3-dioxol-2-one))、碳酸甲基亞乙烯酯(4-甲基-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮)、碳酸乙基亞乙烯酯(4-乙基-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮)、4,5-二甲基-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮、4,5-二乙基-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮、4-氟-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮、和4-三氟甲基-1,3-間二氧雜環(huán)戊烯-2-酮。

由式(3)表示的化合物是碳酸乙烯基亞乙酯類化合物(vinylethylenecarbonate-basedcompound)。r13至r16可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。不言而喻的是，r13至r16的一些可以是相同種類的基團(tuán)。碳酸乙烯基亞乙酯類化合物的具體實(shí)例可以包括碳酸乙烯基亞乙酯(4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮)、4-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、4-乙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、4-正丙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、5-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、4,4-二乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、和4,5-二乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮。

由式(4)表示的化合物是碳酸亞甲基亞乙酯類化合物。r171和r172可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。碳酸亞甲基亞乙酯類化合物的具體實(shí)例可以包括碳酸亞甲基亞乙酯(4-亞甲基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮)、4,4-二甲基-5-亞甲基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、和4,4-二乙基-5-亞甲基-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮。

此外，不飽和環(huán)狀碳酸酯可以是具有苯環(huán)的兒茶酚碳酸酯。

鹵代碳酸酯是含有一個或多個鹵素作為構(gòu)成元素的環(huán)狀或鏈碳酸酯，并且是由以下式(5)和(6)之一表示的化合物。沒有特別限定鹵代碳酸酯在溶劑中的含量，但可以是例如0.01重量％至50重量％(包括兩端)。

[化學(xué)式12]

(r18至r21各自是氫基、鹵素基團(tuán)、烷基、和鹵代烷基的一種，r18至r21中的一個或多個是鹵素基團(tuán)和鹵代烷基的一種，r22至r27各自是氫基、鹵素基團(tuán)、烷基、和鹵代烷基的一種，并且r22至r27中的一個或多個是鹵素基團(tuán)和鹵代烷基的一種。)

由式(5)表示的化合物是環(huán)狀鹵代碳酸酯。r18至r21可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基因。不言而喻的是，r18至r21的一些可以是相同種類的基團(tuán)。

沒有特別限定鹵素基團(tuán)的種類；然而，尤其是，氟基(-f)、氯基(-cl)、溴基(-br)和碘基(-i)的一種或多種可以是優(yōu)選的，并且氟基可以是更優(yōu)選的。與其它鹵素基團(tuán)相比，氟基使得可以容易形成前述保護(hù)膜。值得注意的是，與一相比，鹵素基團(tuán)的數(shù)量可以更優(yōu)選是二，并且可以是三或更大。這使得可以達(dá)到更高的效果。

烷基的細(xì)節(jié)是如上文所描述的。鹵代烷基是這樣的基團(tuán)，其中在烷基中的一個或多個氫基被鹵素基團(tuán)取代(鹵化)。

環(huán)狀鹵代碳酸酯的具體實(shí)例可以包括由以下式(5-1)至(5-21)表示的化合物，其包括幾何異構(gòu)體。尤其是，例如，由式(5-1)表示的4-氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮和由式(5-3)表示的4,5-二氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮可以是優(yōu)選的。值得注意的是，作為4,5-二氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮，反式異構(gòu)體可以是比順式異構(gòu)體更優(yōu)選的，其是容易可獲得的并且使得可以達(dá)到更高效果。

[化學(xué)式13]

由式(8)表示的化合物是鹵化鏈碳酸酯。r22至r27可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。不言而喻的是，r22至r27的一些可以是相同種類的基團(tuán)。

鹵化鏈碳酸酯的具體實(shí)例可以包括碳酸氟甲基甲酯、碳酸雙(氟甲基)酯、和碳酸二氟甲基甲酯。

磺酸酯的實(shí)例可以包括單磺酸酯和二磺酸酯。沒有特別限定磺酸酯在溶劑中的含量，但可以是例如0.5重量％至5重量％(包括兩端)。

單磺酸酯可以是環(huán)狀單磺酸酯或鏈單磺酸酯。環(huán)狀單磺酸酯的具體實(shí)例可以包括磺內(nèi)酯如1,3-丙烷磺內(nèi)酯和1,3-丙烯磺內(nèi)酯。鏈單磺酸酯的具體實(shí)例可以包括其中環(huán)狀單磺酸酯在中間位置被切割的化合物。

二磺酸酯可以是環(huán)狀二磺酸酯或鏈二磺酸酯。環(huán)狀二磺酸酯的具體實(shí)例可以包括由式(7-1)至(7-3)表示的化合物。鏈二磺酸酯的具體實(shí)例可以包括其中環(huán)狀二磺酸酯在中間位置被切割的化合物。

[化學(xué)式14]

酸酐的實(shí)例可以包括羧酸酐、二磺酸酐、和羧酸-磺酸酐。沒有特別限定酸酐在溶劑中的含量，但可以例如0.5重量％至5重量％(包括兩端)。

羧酸酐的具體實(shí)例可以包括琥珀酸酐、戊二酸酐、和馬來酸酐。二磺酸酐的具體實(shí)例可以包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。羧酸-磺酸酐的具體實(shí)例可以包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐、和磺基丁酸酐。

二氰基化合物的實(shí)例可以包括由nc-cmh2m-cn(其中m是1或更大的整數(shù))表示的化合物。沒有特別限定二氰基化合物在溶劑中的含量，但可以是例如0.5重量％至5重量％(包括兩端)。二氰基化合物的具體實(shí)例可以包括琥珀腈(nc-c2h4-cn)、戊二腈(nc-c3h6-cn)、己二腈(nc-c4h8-cn)、和酞腈(nc-c6h5-cn)。

二異氰酸酯化合物的實(shí)例可以包括由ocn-cnh2n-nco(其中n是1或更大的整數(shù))表示的化合物。沒有特別限定二異氰酸酯化合物在溶劑中的含量，但可以是例如0.5重量％至5重量％(包括兩端)。二異氰酸酯化合物的具體實(shí)例可以包括ocn-c6h12-nco。

[電解質(zhì)鹽]

此外，其他材料可以是例如一種或多種電解質(zhì)鹽如鋰鹽。然而，電解質(zhì)鹽可以含有不同于鋰鹽的鹽。不同于鋰鹽的鹽的實(shí)例可以包括不同于鋰鹽的輕金屬鹽。

鋰鹽的具體實(shí)例可以包括六氟磷酸鋰(lipf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、高氯酸鋰(liclo4)、六氟砷酸鋰(liasf6)、四苯基硼酸鋰(lib(c6h5)4)、甲烷磺酸鋰(lich3so3)、三氟甲烷磺酸鋰(licf3so3)、四氯鋁酸鋰(lialcl4)、六氟硅酸二鋰(li2sif6)、氯化鋰(licl)、和溴化鋰(libr)。

尤其是，六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、和六氟砷酸鋰中的一種或多種可以是優(yōu)選的，并且六氟磷酸鋰可以是更優(yōu)選的。這些鋰鹽使得可以減小內(nèi)阻。

此外，電解質(zhì)鹽可以是由相應(yīng)的式(8)至(10)表示的化合物的一種或多種。值得注意的是，r41和r43可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。r51至r53可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。不言而喻的是，r51至r53的一些可以是相同種類的基團(tuán)。r61和r62可以是相同種類的基團(tuán)或不同種類的基團(tuán)。

[化學(xué)式15]

(x41是長周期型元素周期表中的第1族元素和第2族元素以及鋁(al)的一種，m41是過渡金屬，以及長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，r41是鹵素基團(tuán)，y41是-c(＝o)-r42-c(＝o)-、-c(＝o)-cr432-、和-c(＝o)-c(＝o)-的一種，r42是亞烷基、鹵化亞烷基、亞芳基、和鹵化亞芳基的一種，r43是烷基、鹵代烷基、芳基、和鹵化芳基的一種，a4是1至4的整數(shù)，b4是0、2、或4的整數(shù)，以及c4、d4、m4、和n4各自是1至3的整數(shù)。)

[化學(xué)式16]

(x51是長周期型元素周期表中的第1族元素和第2族元素的一種，m51是過渡金屬，以及長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，y51是-c(＝o)-(cr512)b5-c(＝o)-、-r532c-(cr522)c5-c(＝o)-、-r532c-(cr522)c5-cr532-、-r532c-(cr522)c5-s(＝o)2-、-s(＝o)2-(cr522)d5-s(＝o)2-、和-c(＝o)-(cr522)d5-s(＝o)2-的一種，r51和r53各自是氫基、烷基、鹵素基團(tuán)、和鹵代烷基的一種，r51中的一個或多個是鹵素基團(tuán)和鹵代烷基的一種，r53中的一個或多個是鹵素基團(tuán)和鹵代烷基的一種，r52是氫基、烷基、鹵素基團(tuán)、和鹵代烷基的一種，a5、e5、和n5各自是1或2的整數(shù)，b5和d5各自是1至4的整數(shù)，c5是0至4的整數(shù)，以及f5和m5各自是1至3的整數(shù)。)

[化學(xué)式17]

(x61是在長周期型元素周期表中的第1族元素和第2族元素的一種，m61是過渡金屬，以及在長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，rf是氟化烷基和氟化芳基的一種，在氟化烷基和氟化芳基中各自的碳數(shù)是1至10，y61是-c(＝o)-(cr612)d6-c(＝o)-、-r622c-(cr612)d6-c(＝o)-、-r622c-(cr612)d6-cr622-、-r622c-(cr612)d6-s(＝o)2-、-s(＝o)2-(cr612)e6-s(＝o)2-、和-c(＝o)-(cr612)e6-s(＝o)2-的一種，r61是氫基、烷基、鹵素基團(tuán)、和鹵代烷基的一種，r62是氫基、烷基、鹵素基團(tuán)、和鹵代烷基的一種，r62中的一個或多個是鹵素基團(tuán)和鹵代烷基的一種，a6、f6、和n6各自是1或2的整數(shù)，b6、c6、和e6各自是1至4的整數(shù)，d6是0至4的整數(shù)，以及g6和m6各自是1至3的整數(shù)。)

值得注意的是，第1族元素包括氫(h)、鋰(li)、鈉(na)、鉀(k)、銣(rb)、銫(cs)、和鈁(fr)。第2族元素包括鈹(be)、鎂(mg)、鈣(ca)、鍶(sr)、鋇(ba)、和鐳(ra)。第13族元素包括硼(b)、鋁(al)、鎵(ga)、銦(in)、和鉈(tl)。第14族元素包括碳(c)、硅(si)、鍺(ge)、錫(sn)、和鉛(pb)。第15族元素包括氮(n)、磷(p)、砷(as)、銻(sb)、和鉍(bi)。

由式(8)表示的化合物的具體實(shí)例可以包括由各式(8-1)至(8-6)表示的化合物。由式(9)表示的化合物的具體實(shí)例可以包括由各式(9-1)至(9-8)表示的化合物。由式(10)表示的化合物的具體實(shí)例可以包括由式(10-1)表示的化合物。

[化學(xué)式18]

[化學(xué)式19]

[化學(xué)式20]

此外，電解質(zhì)鹽可以是由以下式(11)至(13)表示的化合物的一種或多種。m和n的值可以是彼此相同或不同。p、q、和r的值可以是彼此相同或不同。不言而喻的是，p、q、和r中的兩種的值可以是彼此相同的。

lin(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)...(11)

(m和n各自是1或更大的整數(shù)。)

[化學(xué)式21]

(r71是具有2至4個碳的直鏈或支鏈全氟亞烷基。)

lic(cpf2p+1so2)(cqf2q+1so2)(crf2r+1so2)...(13)(p、q、和r各自是1或更大的整數(shù)。)

由式(11)表示的化合物是鏈酰亞胺化合物。鏈酰亞胺化合物的具體實(shí)例可以包括雙(氟磺酰亞胺)鋰(lin(so2f)2)、雙(三氟甲烷磺酰亞胺)鋰(lin(cf2so2)2)、雙(五氟乙烷磺酰亞胺)鋰(lin(c2f5so2)2)、(三氟甲烷磺酰基)(五氟乙烷磺?；?酰亞胺鋰(lin(cf3so2)(c2f5so2))、(三氟甲烷磺?；?(七氟丙烷磺酰)酰亞胺鋰(lin(cf3so2)(c3f7so2))、和(三氟甲烷磺?；?(九氟丁烷磺?；?酰亞胺鋰(lin(cf3so2)(c4f9so2))。

由式(12)表示的化合物是環(huán)狀酰亞胺化合物。環(huán)狀酰亞胺化合物的具體實(shí)例可以包括由各式(12-1)至(12-4)表示的化合物。

[化學(xué)式22]

由式(13)表示的化合物是鏈甲基化物化合物。鏈甲基化物化合物的具體實(shí)例可以包括三(三氟甲烷磺?；?甲基化鋰(lic(cf3so2)3)。

沒有特別限定電解質(zhì)鹽的含量；然而，尤其是，相對于溶劑，電解質(zhì)鹽的含量可以優(yōu)選是在0.3mol/kg至3.0mol/kg的范圍內(nèi)(包括兩端)。這使得可以實(shí)現(xiàn)高離子電導(dǎo)率。

[其它]

此外，其他材料可以是不同于上文提到的材料的一種或多種材料。不同于上文提到的材料的材料的實(shí)例可以包括含磷-氟的鹽如二氟磷酸鋰(lipf2o2)和氟磷酸鋰(li2pfo3)。沒有特別限定在電解液中含磷-氟的鹽的含量。

[電解液的作用和效果]

電解液包括前述氰基化合物。在這種情況下，與其中電解液不包括氰基化合物的情況和其中電解液包括任何其他化合物的情況相比，會改善電解液的化學(xué)穩(wěn)定性，如上文所描述的，從而在充電和放電期間抑制電解液的分解反應(yīng)。因此，在使用電解液的二次電池中，可以改善電池特性。

值得注意的是，前述“其他化合物”的實(shí)例可以包括由以下式(14-1)和(14-2)表示的化合物。在由式(14-1)表示的化合物中，在為y1的-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-中的r1中的一個或多個不含有氟作為構(gòu)成元素。由式(14-2)表示的化合物不含有-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-(d1≥1)作為y1。

[化學(xué)式23]

尤其是，在式(1)中x1是堿金屬元素和堿土金屬元素的一種，以及尤其是，x1是鋰，其使得可以達(dá)到更高的效果。

此外，在式(1)中m1是硼、磷、和鋁的一種，其使得可以達(dá)到更高的效果。

另外，在式(1)中rf是一價氟化烴基，以及尤其是，rf是氟化烷基，其使得可以達(dá)到更高的效果。在這種情況下，在一價氟化烴基中碳數(shù)是1至10，其使得可以實(shí)現(xiàn)仍然更高的效果。

此外，氰基化合物在電解液中的含量是0.01mol/kg至0.5mol/kg(包括兩端)，其使得可以達(dá)到更高的效果。

<2.二次電池>

接著，描述使用本技術(shù)的前述電解液的二次電池。

<2-1.鋰離子二次電池(圓柱型)>

圖1示出二次電池的截面構(gòu)成。圖2示出圖1所示的螺旋卷繞電極體20的部分的截面構(gòu)成。

在這里描述的二次電池可以是例如鋰離子二次電池，其中通過作為電極反應(yīng)物的鋰的嵌入和脫嵌來獲得負(fù)極22的容量。

[二次電池的整體構(gòu)成]

二次電池具有所謂的圓柱型電池構(gòu)成。二次電池可以含有例如一對絕緣板12和13以及螺旋卷繞電極體20作為具有大致中空的圓柱形形狀的電池殼11內(nèi)的電池元件，如圖1所示。在螺旋卷繞電極體20中，例如，可以借助于其間的隔膜23來堆疊正極21和負(fù)極22，并且可以螺旋卷繞正極21、負(fù)極22、和隔膜23?？梢杂美珉娊庖?其是液體電解質(zhì))來浸漬螺旋卷繞電極體20。

電池殼11可以具有例如中空結(jié)構(gòu)，其中電池殼11的一端是閉合的以及電池殼11的另一端是開放的。電池殼11可以由以下的一種或多種制成：例如，鐵(fe)、鋁(al)、以及它們的合金。電池殼11的表面可以鍍有例如鎳?？梢匀绱颂幹媒^緣板對12和13以致將螺旋卷繞電極體20夾在其間并垂直延伸到螺旋卷繞電極體20的螺旋纏繞的外周表面。

在電池殼11的開端處，可以借助于墊圈17來嵌塞(模鍛，swage)電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15、和正溫度系數(shù)元件(ptc元件)16，借此密封電池殼11。電池蓋14可以由例如類似于電池殼11的材料的材料制成。安全閥機(jī)構(gòu)15和ptc元件16可以各自被提供在電池蓋14的內(nèi)側(cè)，以及可以通過ptc元件16將安全閥機(jī)構(gòu)15電耦合到電池蓋14。在安全閥機(jī)構(gòu)15中，當(dāng)由于例如內(nèi)部短路或來自外面的加熱而電池殼11的內(nèi)壓達(dá)到一定水平或更高時，盤板(diskplate)15a會反轉(zhuǎn)。這會切斷在電池蓋14和螺旋卷繞電極體20之間的電連接。為了防止由較大電流造成的異常發(fā)熱，ptc元件16的電阻隨溫度升高而增加。墊圈17可以由例如絕緣材料制成。墊圈17的表面可以涂布有例如瀝青。

例如，可以在螺旋卷繞電極體20的中心插入中心銷24。然而，可以不將中心銷24插入在螺旋卷繞電極體20的中心?？梢詫⒄龢O引線25連接到正極21，以及可以將負(fù)極引線26連接到負(fù)極22。正極引線25可以由例如導(dǎo)電材料如鋁制成。例如，可以將正極引線25連接到安全閥機(jī)構(gòu)15，以及可以電耦合到電池蓋14。負(fù)極引線26可以由例如導(dǎo)電材料如鎳制成。例如，可以將負(fù)極引線26連接到電池殼11，并且可以電耦合到電池殼11。

[正極]

正極21可以包括例如正極集電體21a和提供在正極集電體21a的兩個表面上的正極活性物質(zhì)層21b，如圖2所示?？商鎿Q地，可以將正極活性物質(zhì)層21b提供在正極集電體21a的單表面上。

正極集電體21a可以由例如一種或多種導(dǎo)電材料制成。沒有特別限定導(dǎo)電材料的種類，但可以是例如金屬材料如鋁(al)、鎳(ni)、和不銹鋼。正極集電體21a可以由單層構(gòu)成或可以由多層構(gòu)成。

正極活性物質(zhì)層21b可以含有作為正極活性物質(zhì)的能夠嵌入和脫嵌鋰的一種或多種正極材料。值得注意的是，除正極活性物質(zhì)之外，正極活性物質(zhì)層21b還可以進(jìn)一步含有一種或多種其他材料如正極粘合劑和正極導(dǎo)電劑(conductor)。

正極材料可以優(yōu)選是含鋰化合物。更具體地，正極材料可以優(yōu)選是含鋰復(fù)合氧化物和含鋰磷酸鹽化合物的一種或兩者，其使得可以實(shí)現(xiàn)高能量密度。

含鋰復(fù)合氧化物是一種氧化物，其含有鋰和排除鋰的一種或多種元素(在下文中，被稱為“其他元素”)作為構(gòu)成元素，并且可以具有例如分層巖鹽晶體結(jié)構(gòu)和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的一種。含鋰磷酸鹽化合物是磷酸鹽化合物，其含有鋰和一種或多種其他的元素作為構(gòu)成元素，并且可以具有例如橄欖石晶體結(jié)構(gòu)。

沒有特別限定其他元素的種類，只要其他元素是一種或多種任何元素。尤其是，其他元素可以優(yōu)選是一種或多種元素，其屬于長周期型元素周期表中的第2族至第15族。更具體地，其他元素可以更優(yōu)選地包括以下的一種或多種：鎳(ni)、鈷(co)、錳(mn)、和鐵(fe)，其使得可以獲得高電壓。

具有分層巖鹽晶體結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物的實(shí)例可以包括由以下式(21)至(23)表示的化合物。

liamn(1-b-c)nibm11co(2-d)fe...(21)

(m11是以下的一種或多種：鈷(co)、鎂(mg)、鋁(al)、硼(b)、鈦(ti)、釩(v)、鉻(cr)、鐵(fe)、銅(cu)、鋅(zn)、鋯(zr)、鉬(mo)、錫(sn)、鈣(ca)、鍶(sr)、和鎢(w)，a至e滿足0.8≤a≤1.2、0<b<0.5、0≤c≤0.5、(b+c)<1、-0.1≤d≤0.2、以及0≤e≤0.1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及a是處于完全放電狀態(tài)的值。)

liani(1-b)m12bo(2-c)fd...(22)

(m12是以下的一種或多種：鈷(co)、錳(mn)、鎂(mg)、鋁(al)、硼(b)、鈦(ti)、釩(v)、鉻(cr)、鐵(fe)、銅(cu)、鋅(zn)、鉬(mo)、錫(sn)、鈣(ca)、鍶(sr)、和鎢(w)，a至d滿足0.8≤a≤1.2、0.005≤b≤0.5、-0.1≤c≤0.2、以及0≤d≤0.1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及a是處于完全放電狀態(tài)的值。)

liaco(1-b)m13bo(2-c)fd...(23)

(m13是以下的一種或多種：鎳(ni)、錳(mn)、鎂(mg)、鋁(al)、硼(b)、鈦(ti)、釩(v)、鉻(cr)、鐵(fe)、銅(cu)、鋅(zn)、鉬(mo)、錫(sn)、鈣(ca)、鍶(sr)、和鎢(w)，a至d滿足0.8≤a≤1.2、0≤b<0.5、-0.1≤c≤0.2、以及0≤d≤0.1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及a是處于完全放電狀態(tài)的值。)

具有分層巖鹽晶體結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物的具體實(shí)例可以包括linio2、licoo2、lico0.98al0.01mg0.01o2、lini0.5co0.2mn0.3o2、lini0.8co0.15al0.05o2、lini0.33co0.33mn0.33o2、li1.2mn0.52co0.175ni0.1o2、和li1.15(mn0.65ni0.22co0.13)o2。

值得注意的是，在其中具有分層巖鹽晶體結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物包括鎳、鈷、錳、和鋁作為構(gòu)成元素的情況下，鎳的原子比可以優(yōu)選是50原子％或更大，其使得可以實(shí)現(xiàn)高能量密度。

具有尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物的實(shí)例可以包括由以下式(24)表示的化合物。

liamn(2-b)m14bocfd...(24)

(m14是以下的一種或多種：鈷(co)、鎳(ni)、鎂(mg)、鋁(al)、硼(b)、鈦(ti)、釩(v)、鉻(cr)、鐵(fe)、銅(cu)、鋅(zn)、鉬(mo)、錫(sn)、鈣(ca)、鍶(sr)、和鎢(w)，a至d滿足0.9≤a≤1.1、0≤b≤0.6、3.7≤c≤4.1、以及0≤d≤0.1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及a是處于完全放電狀態(tài)的值。)

具有尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物的具體實(shí)例可以包括limn2o4。

具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽化合物的實(shí)例可以包括由以下式(25)表示的化合物。

liam15po4...(25)

(m15是以下的一種或多種：鈷(co)、錳(mn)、鐵(fe)、鎳(ni)、鎂(mg)、鋁(al)、硼(b)、鈦(ti)、釩(v)、鈮(nb)、銅(cu)、鋅(zn)、鉬(mo)、鈣(ca)、鍶(sr)、鎢(w)、和鋯(zr)，a滿足0.9≤a≤1.1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及a是處于完全放電狀態(tài)的值。)

具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽化合物的具體實(shí)例可以包括lifepo4、limnpo4、life0.5mn0.5po4、和life0.3mn0.7po4。

值得注意的是，含鋰復(fù)合氧化物可以是例如由以下式(26)表示的化合物。

(li2mno3)x(limno2)1-x...(26)

(x滿足0≤x≤1，值得注意的是，鋰的組成會變化，其取決于充電和放電狀態(tài)，以及x是處于完全放電狀態(tài)的值。)

此外，正極材料可以是例如以下的一種或多種：氧化物、二硫化物、硫族元素、和導(dǎo)電聚合物。氧化物的實(shí)例可以包括氧化鈦、氧化釩、和二氧化錳。二硫化物的實(shí)例可以包括二硫化鈦和硫化鉬。硫族元素的實(shí)例可以包括硒化鈮。導(dǎo)電聚合物的實(shí)例可以包括硫磺、聚苯胺、和聚噻吩。值得注意的是，正極材料可以是不同于上文提到的材料的任何材料。

正極粘合劑可以含有以下的一種或多種：例如，合成橡膠和聚合物材料。合成橡膠的實(shí)例可以包括苯乙烯-丁二烯橡膠、氟類橡膠、和乙烯丙烯二烯。聚合物材料的實(shí)例可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亞胺。

正極導(dǎo)電劑可以含有例如碳材料中的一種或多種。碳材料的實(shí)例可以包括石墨、炭黑、乙炔黑、和科琴黑。可替換地，正極導(dǎo)電劑可以是任何其它材料如金屬材料和導(dǎo)電聚合物，只要正極導(dǎo)電劑是具有導(dǎo)電性的材料。

[負(fù)極]

負(fù)極22可以包括例如負(fù)極集電體22a和提供在負(fù)極集電體22a的兩個表面上的負(fù)極活性物質(zhì)層22b，如2圖所示?？商鎿Q地，可以將負(fù)極活性物質(zhì)層22b提供在負(fù)極集電體22a的單個表面上。

負(fù)極集電體22a可以由例如一種或多種導(dǎo)電材料制成。沒有特別限定導(dǎo)電材料的種類，但可以是例如金屬材料如銅(cu)、鋁(al)、鎳(ni)、和不銹鋼。負(fù)極集電體22a可以由單層構(gòu)成或可以由多層構(gòu)成。

負(fù)極集電體22a的表面可以優(yōu)選是粗糙的。這使得可以改善負(fù)極活性物質(zhì)層22b相對于負(fù)極集電體22a的粘附性(通過所謂的錨定效應(yīng)(anchoreffect))。在這種情況下，可能只需要至少在面向負(fù)極活性物質(zhì)層22b區(qū)域中粗糙負(fù)極集電體22a的表面。粗糙化方法的實(shí)例可以包括借助于使用電解處理來形成細(xì)顆粒的方法。通過電解處理，通過電解法在電解浴中的負(fù)極集電體22a的表面上形成細(xì)顆粒，以使負(fù)極集電體22a的表面粗糙。通過電解法制造的銅箔通常被稱為電解銅箔。

負(fù)極活性物質(zhì)層22b含有作為負(fù)極活性物質(zhì)的一種或多種能夠嵌入和脫嵌鋰的負(fù)極材料。值得注意的是，除負(fù)極活性物質(zhì)之外，負(fù)極活性物質(zhì)層22b還可進(jìn)一步含有一種或多種其他材料如負(fù)極粘合劑和負(fù)極導(dǎo)電劑。

為了在充電中間防止鋰金屬無意沉淀在負(fù)極22上，負(fù)極材料的可充電容量可以優(yōu)選大于正極21的放電容量。換句話說，能夠嵌入和脫嵌鋰的負(fù)極材料的電化學(xué)當(dāng)量可以優(yōu)選大于正極21的電化學(xué)當(dāng)量。

負(fù)極材料可以是例如一種或多種碳材料。在鋰的嵌入和脫嵌期間，碳材料引起其晶體結(jié)構(gòu)的極小變化，其穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)高能量密度。另外，碳材料還作為負(fù)極導(dǎo)電劑，其會提高負(fù)極活性物質(zhì)層22b的導(dǎo)電性。

碳材料的實(shí)例可以包括可石墨化碳、非石墨化碳、和石墨。在非石墨化碳中(002)平面的間隔可以優(yōu)選是0.37nm或更大，以及在石墨中(002)平面的間隔可以優(yōu)選是0.34nm或更小。碳材料的更具體實(shí)例可以包括熱解碳、焦炭、玻璃碳纖維、有機(jī)聚合物化合物燒制體、活性炭、和炭黑。焦炭的實(shí)例可以包括瀝青焦炭、針狀焦炭、和石油焦炭。有機(jī)聚合物化合物燒制體是在適當(dāng)?shù)臏囟认卤簾?碳化的)聚合物化合物。聚合物化合物的實(shí)例可以包括酚醛樹脂和呋喃樹脂。不同于上文提到的材料，碳材料可以是低結(jié)晶碳，其在約1000℃或更低的溫度下經(jīng)受熱處理，或可以是無定形碳。值得注意的是，碳材料的形狀可以是以下的一種或多種：纖維狀、球形、顆粒狀、和鱗片狀。

此外，負(fù)極材料可以是例如含有一種或多種金屬元素和準(zhǔn)金屬元素作為構(gòu)成元素的材料(金屬類材料)。這使得可以實(shí)現(xiàn)高能量密度。

金屬類材料可以是單質(zhì)、合金、或化合物的任何一種，可以是它們的兩種或更多種，或可以具有它們的一個或多個相(至少部分地)。值得注意的是，除由兩種或更多種金屬元素構(gòu)成的材料之外，合金還包括一種材料，其含有一種或多種金屬元素以及一種或多種準(zhǔn)金屬元素。另外，合金可以含有一種或多種非金屬元素。金屬類材料的結(jié)構(gòu)的實(shí)例可以包括固溶體、共晶晶體(共晶混合物)、金屬間化合物、以及其中它們的兩種或更多種共存的結(jié)構(gòu)。

上文提到的金屬元素和準(zhǔn)金屬元素可以是例如能夠與鋰形成合金的一種或多種金屬元素和準(zhǔn)金屬元素。它們的具體實(shí)例可以包括鎂(mg)、硼(b)、鋁(al)、鎵(ga)、銦(in)、硅(si)、鍺(ge)、錫(sn)、鉛(pb)、鉍(bi)、鎘(cd)、銀(ag)、鋅、鉿(hf)、鋯、釔(y)、鈀(pd)、和鉑(pt)。

尤其是，硅、錫、或兩者可以是優(yōu)選的。硅和錫具有優(yōu)異的嵌入和脫嵌鋰的能力，并且因此實(shí)現(xiàn)顯著高的能量密度。

含有硅、錫、或兩者作為構(gòu)成元素的材料可以是硅的單質(zhì)、合金、和化合物的任何一種，可以是錫的單質(zhì)、合金、和化合物的任何一種，可以是它們的兩種或更多種，或可以是具有它們的一個或多個相(至少部分地)的材料。在這里描述的單質(zhì)僅是指在一般意義上的單質(zhì)(其中可以含有少量的雜質(zhì))，而并不一定是指純度為100％的單質(zhì)。

硅的合金可以含有例如一種或多種元素如錫、鎳、銅、鐵、鈷、錳、鋅、銦、銀、鈦、鍺、鉍、銻、和鉻作為不同于硅的構(gòu)成元素。硅的化合物可以含有例如一種或多種元素如碳和氧作為不同于硅的構(gòu)成元素。值得注意的是，硅的化合物可以含有例如相關(guān)于硅的合金所描述的一種或多種元素作為不同于硅的構(gòu)成元素。

硅的合金和硅的化合物的具體實(shí)例可以包括sib4、sib6、mg2si、ni2si、tisi2、mosi2、cosi2、nisi2、casi2、crsi2、cu5si、fesi2、mnsi2、nbsi2、tasi2、vsi2、wsi2、znsi2、sic、si3n4、si2n2o、siov(0<v≤2)、和lisio。值得注意的是，在siov中的v可以是例如在0.2<v<1.4的范圍內(nèi)。

錫的合金可以含有例如一種或多種元素如硅、鎳、銅、鐵、鈷、錳、鋅、銦、銀、鈦、鍺、鉍、銻、和鉻作為不同于錫的構(gòu)成元素。錫的化合物可以含有例如一種或多種元素如碳和氧作為不同于錫的構(gòu)成元素。值得注意的是，錫的化合物可以含有例如相關(guān)于錫的合金所描述的一種或多種元素作為不同于錫的構(gòu)成元素。

錫的合金和錫的化合物的具體實(shí)例可以包括snow(0<w≤2)、snsio3、lisno、和mg2sn。

尤其是，含有錫作為構(gòu)成元素的材料(含sn的材料)可以優(yōu)選是例如這樣的材料，其連同錫(作為第一構(gòu)成元素)一起還含有第二構(gòu)成元素和第三構(gòu)成元素。第二構(gòu)成元素可以包括例如一種或多種元素如鈷、鐵、鎂、鈦、釩、鉻、錳、鎳、銅、鋅、鎵、鋯、鈮、鉬、銀、銦、銫(ce)、鉿(hf)、鉭、鎢、鉍、和硅。第三構(gòu)成元素可以包括例如一種或多種元素如硼、碳、鋁、和磷(p)。含有第二構(gòu)成元素和第三構(gòu)成元素的含sn材料使得可以實(shí)現(xiàn)例如高電池容量和優(yōu)越的循環(huán)特性。

尤其是，含sn材料可以優(yōu)選是含有錫、鈷、和碳作為構(gòu)成元素的材料(含sncoc的材料)。在含sncoc的材料中，例如，碳的含量可以是9.9質(zhì)量％至29.7質(zhì)量％(包括兩端)，以及錫和鈷的含量的比率(co/(sn+co))可以是20質(zhì)量％至70質(zhì)量％(包括兩端)。這使得可以實(shí)現(xiàn)高能量密度。

含sncoc的材料可以優(yōu)選具有含有錫、鈷、和碳的相。這樣的相可以優(yōu)選是低結(jié)晶或無定形的。此相是能夠與鋰反應(yīng)的反應(yīng)相。因此，反應(yīng)相的存在導(dǎo)致優(yōu)異特性的實(shí)現(xiàn)。在其中cukα射線用作特定的x射線以及插入速率是1°/min的情況下，通過此反應(yīng)相的x射線衍射所獲得的衍射峰的半寬(衍射角2θ)可以優(yōu)選是1°或更大。這使得可以更順利地嵌入和脫嵌鋰，以及降低與電解液的反應(yīng)性。值得注意的是，在一些情況下，除低結(jié)晶相或無定形相之外，含sncoc的材料還可以包括這樣的相，其含有各構(gòu)成元素或它們的部分的單質(zhì)。

在與鋰的電化學(xué)反應(yīng)前后，在x射線衍射圖之間的比較使得可以容易確定通過x射線衍射獲得的衍射峰是否對應(yīng)于能夠與鋰反應(yīng)的反應(yīng)相。例如，如果在與鋰的電化學(xué)反應(yīng)以后衍射峰的位置不同于在與鋰的電化學(xué)反應(yīng)以前的衍射峰的位置，則獲得的衍射峰對應(yīng)于能夠與鋰反應(yīng)的反應(yīng)相。在這種情況下，例如在20°至50°(包括兩端)的2θ的范圍內(nèi)看到低結(jié)晶反應(yīng)相或無定形反應(yīng)相的衍射峰。這樣的反應(yīng)相可以包括例如上文提到的各構(gòu)成元素，并且可以認(rèn)為主要由于碳的存在，這樣的反應(yīng)相已變成低結(jié)晶或無定形。

在含sncoc的材料中，作為它們的構(gòu)成元素的部分或全部碳可以優(yōu)選結(jié)合至是它們的其它構(gòu)成元素的金屬元素和準(zhǔn)金屬元素中的一種或兩者。結(jié)合部分或全部碳抑制例如錫的內(nèi)聚或結(jié)晶。例如，通過x射線光電子能譜(xps)，可以確認(rèn)元素的結(jié)合狀態(tài)。在市售的裝置中，例如，al-kα射線或mg-kα射線可以用作軟x射線。在其中部分或全部碳結(jié)合至金屬元素和準(zhǔn)金屬元素中的一種或兩者的情況下，碳的1s軌道(c1s)的合成波的峰出現(xiàn)在低于284.5ev的區(qū)。值得注意的是，如此進(jìn)行能量校準(zhǔn)，以致在84.0ev處獲得金原子的4f軌道(au4f)的峰。在這種情況下，通常在材料表面上存在表面污染碳。因此，表面污染碳的c1s的峰被認(rèn)為是在284.8ev處，以及此峰被用作能量標(biāo)準(zhǔn)。在xps測量中，c1s的峰的波形獲得為一種形式，其包括表面污染碳的峰和在含sncoc的材料中的碳的峰。因此可以彼此分離兩個峰，例如，通過借助于使用市售軟件的分析。在波形的分析中，在最低結(jié)合能側(cè)存在的主峰的位置被視為能量標(biāo)準(zhǔn)(284.8ev)。

含sncoc的材料不限于僅含有錫、鈷、和碳作為構(gòu)成元素的材料(sncoc)。除錫、鈷、和碳之外，含sncoc的材料還可以進(jìn)一步含有以下的一種或多種：例如，硅、鐵、鎳、鉻、銦、鈮、鍺、鈦、鉬、鋁、磷、鎵、和鉍作為構(gòu)成元素。

不同于含sncoc的材料，含有錫、鈷、鐵、和碳作為構(gòu)成元素的材料(含sncofec的材料)也可以是優(yōu)選的。可以采用含sncofec的材料的任何組合物。舉例，在其中鐵的含量設(shè)定得較小的情況下，碳的含量可以是9.9質(zhì)量％至29.7質(zhì)量％(包括兩端)、鐵的含量可以是0.3質(zhì)量％至5.9質(zhì)量％(包括兩端)，以及錫和鈷的含量的比率(co/(sn+co))可以是30質(zhì)量％至70質(zhì)量％(包括兩端)?？商鎿Q地，在其中鐵的含量設(shè)置得較大的情況下，碳的含量可以是11.9質(zhì)量％至29.7質(zhì)量％(包括兩端)，錫、鈷、和鐵的含量的比率((co+fe)/(sn+co+fe))可以是26.4質(zhì)量％至48.5質(zhì)量％(包括兩端)，以及鈷和鐵的含量的比率(co/(co+fe))可以是9.9質(zhì)量％至79.5質(zhì)量％(包括兩端)。這樣的組成范圍允許實(shí)現(xiàn)高能量密度。值得注意的是，含sncofec的材料的物理特性(如半寬)類似于前述含sncoc的材料的物理特性。

不同于上文提到的材料，負(fù)極材料可以是以下的一種或多種：例如，金屬氧化物和聚合物化合物。金屬氧化物的實(shí)例可以包括氧化鐵、氧化釕、和氧化鉬。聚合物化合物的實(shí)例可以包括聚乙炔、聚苯胺、和聚吡咯。

尤其是，出于以下原因，負(fù)極材料可以優(yōu)選含有碳材料和金屬類材料。

金屬類材料，尤其是，含有硅和錫的一種或兩者作為構(gòu)成元素的材料具有以下?lián)模哼@樣的材料在充電和放電期間容易且完全膨脹或收縮，而這樣的材料具有高理論容量的優(yōu)點(diǎn)。相比之下，碳材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：在充電和放電期間，碳材料是不易于膨脹或收縮，而碳材料具有低理論容量的問題。因此，使用碳材料和金屬類材料使得可以在充電和放電期間抑制膨脹和收縮，同時實(shí)現(xiàn)高理論容量(換句話說，高電池容量)。

可以通過例如涂布方法、氣相法、液相法、噴涂方法、和燒制方法(燒結(jié)法)的一種或多種來形成負(fù)極活性物質(zhì)層22b。涂布方法可以是例如一種方法，其中在顆粒(粉末)負(fù)極活性物質(zhì)與例如負(fù)極粘合劑混合以后，將混合物分散在溶劑例如有機(jī)溶劑中，然后將生成物施加至負(fù)極集電體22a上。氣相法的實(shí)例可以包括物理沉積法和化學(xué)沉積法。更具體地，它們的實(shí)例可以包括真空蒸發(fā)法、濺射法、離子鍍法、激光燒蝕法、熱化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積(cvd)法、和等離子體化學(xué)氣相沉積法。液相法的實(shí)例可以包括電解電鍍法和化學(xué)鍍方法。噴涂方法是一種方法，其中將處于熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的負(fù)極活性物質(zhì)噴涂到負(fù)極集電體22a。燒制方法可以是例如一種方法，其中在通過涂布方法將分散在例如有機(jī)溶劑中的混合物施加至負(fù)極集電體22a以后，在高于例如負(fù)極粘合劑的熔點(diǎn)的溫度下，使生成物經(jīng)受熱處理。例如，一種或多種燒制方法如大氣燒制方法、活性燒制方法、和熱壓燒制方法，可以用作燒制方法。

在二次電池中，如上所述，為了在充電中間防止鋰金屬無意沉淀在負(fù)極22上，能夠嵌入和脫嵌鋰的負(fù)極材料的電化學(xué)當(dāng)量可以優(yōu)選大于正極的電化學(xué)當(dāng)量。此外，在其中處于完全充電狀態(tài)的開路電壓(即，電池電壓)是4.25v或更高的情況下，即使使用相同的正極活性物質(zhì)，每單位質(zhì)量的鋰的脫嵌量也大于在其中開路電壓是4.20v的情況下的脫嵌量。因此，根據(jù)其來調(diào)節(jié)正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)的量。因此，實(shí)現(xiàn)高能量密度。

[隔膜]

例如，可以將隔膜23提供在正極21和負(fù)極22之間，如圖2所示。隔膜23分開正極21和負(fù)極22，同時防止由于正極21和負(fù)極22之間的接觸產(chǎn)生的電流短路時在其間傳遞鋰離子。

隔膜23可以是例如一種或多種多孔膜如合成樹脂和陶瓷的多孔膜。隔膜23可以是層壓膜，其中層壓兩個或更多個多孔膜。合成樹脂的實(shí)例可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯、和聚乙烯。

尤其是，隔膜23可以包括例如前述多孔膜(基礎(chǔ)層)和提供在基礎(chǔ)層的單個面或兩個面上的聚合物化合物層。這使得可以改善隔膜23相對于每個正極21和負(fù)極22的粘附性，從而抑制螺旋卷繞電極體20的變形。這使得可以抑制電解液的分解反應(yīng)以及抑制用其浸漬基礎(chǔ)層的電解液的液體泄漏。因此，即使重復(fù)充電和放電，電阻也不易于增加，并抑制電池溶脹。

聚合物化合物層可以含有例如聚合物材料如聚偏二氟乙烯，其具有高物理強(qiáng)度并且是電化學(xué)穩(wěn)定的。聚合物材料可以是不同于聚偏二氟乙烯的任何材料。為了形成聚合物化合物層，例如，可以用通過將聚合物材料溶解于例如有機(jī)溶劑中制備的溶液來涂布基礎(chǔ)層，以及其后，可以干燥基礎(chǔ)層?？商鎿Q地，可以將基礎(chǔ)層沉浸在溶液中，并且其后，可以干燥基礎(chǔ)層。

[電解液]

用電解液來浸漬螺旋卷繞電極體20，如上文所描述的。電解液具有類似于本技術(shù)的前述電解液的構(gòu)成。換句話說，電解液可以含有一種或多種氰基化合物。

[二次電池的操作]

例如，二次電池可以如下操作。

當(dāng)二次電池充電時，從正極21脫嵌鋰離子，以及通過電解液將脫嵌的鋰離子嵌入負(fù)極22。相反，當(dāng)二次電池放電時，從負(fù)極22脫嵌鋰離子，以及通過電解液將脫嵌的鋰離子嵌入正極21。

[二次電池的制造方法]

例如，可以通過以下過程來制造二次電池。

制作正極21時，首先，可以混合正極活性物質(zhì)，以及，在必要的基礎(chǔ)上，例如正極粘合劑和正極導(dǎo)電劑以獲得正極混合物。隨后，可以將正極混合物分散于例如有機(jī)溶劑以獲得糊狀正極混合物漿料。接著，可以用正極混合物漿料來涂布正極集電體21a的兩面，以及其后，可以干燥涂布的正極混合物漿料以形成正極活性物質(zhì)層21b。其后，可以借助于使用例如輥壓機(jī)來壓縮模塑正極活性物質(zhì)層21b，同時加熱(在必要的基礎(chǔ)上)。在這種情況下，可以壓縮模塑正極活性物質(zhì)層21b多次。

制作負(fù)極22時，通過類似于制作正極21的前述程序的程序，可以在負(fù)極集電體22a上形成負(fù)極活性物質(zhì)層22b。更具體地，可以混合負(fù)極活性物質(zhì)，以及，在必要的基礎(chǔ)上，例如負(fù)極-正極粘合劑和負(fù)極導(dǎo)電劑以獲得負(fù)極混合物。隨后，可以將負(fù)極混合物分散于例如有機(jī)溶劑以獲得糊狀負(fù)極混合物漿料。接著，可以用負(fù)極混合物漿料來涂布負(fù)極集電體22a的兩面，以及其后，可以干燥涂布的負(fù)極混合物漿料以形成負(fù)極活性物質(zhì)層22b。最后，可以借助于使用例如輥壓機(jī)來壓縮模塑負(fù)極活性物質(zhì)層22b。

組裝二次電池時，可以通過例如焊接方法，將正極引線25連接到正極集電體21a，并且可以通過例如焊接方法，將負(fù)極引線26連接到負(fù)極集電體22a。隨后，可以借助于在其間的隔膜23來堆疊正極21和負(fù)極22。接著，可以螺旋卷繞正極21、負(fù)極22、和隔膜23以形成螺旋卷繞電極體20。其后，可以將中心銷24插入在螺旋卷繞電極體20的中心。

隨后，可以將螺旋卷繞電極體20夾在絕緣板對12和13之間，并且可以容納在電池殼11內(nèi)。在這種情況下，可以通過例如焊接方法，將正極引線25的末端連接到安全閥機(jī)構(gòu)15，并且可以通過例如焊接方法，將負(fù)極引線26的末端連接到電池殼11。隨后，可以將電解液注入電池殼11內(nèi)，以及可以用注入的電解液來浸漬螺旋卷繞電極體20。最后，可以借助于墊圈17，在電池殼11的開端處嵌塞電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15、和ptc元件16。因而，完成圓柱型二次電池。

[二次電池的作用和效果]

根據(jù)二次電池，電解液具有類似于本技術(shù)的前述電解液的構(gòu)成。因此，在充電和放電期間會抑制電解液的分解反應(yīng)，如上文所描述的。這使得可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的電池特性。不同于上文描述的那些作用和效果的作用和效果是類似于本技術(shù)的電解液的那些作用和效果。

<2-2.鋰離子二次電池(層壓膜型)>

圖3示出另一種二次電池的透視構(gòu)成，以及圖4示出沿著圖3所示的螺旋卷繞電極體30的線iv-iv獲得的截面。值得注意的是，圖3示出一種狀態(tài)，其中螺旋卷繞電極體30和外包裝件40是彼此分離的。

在下面的描述中，在適當(dāng)?shù)那闆r下，使用已經(jīng)描述過的圓柱型二次電池的組件。

[二次電池的整體構(gòu)成]

二次電池可以是具有所謂的層壓膜型電池構(gòu)成的鋰離子二次電池。在二次電池中，例如，可以將作為電池元件的螺旋卷繞電極體30容納在膜狀外包裝件40內(nèi)，如圖3所示。在螺旋卷繞電極體30中，例如，可以借助于在其間的隔膜35和電解質(zhì)層36來堆疊正極33和負(fù)極34，并且可以螺旋卷繞正極33、負(fù)極34、隔膜35、和電解質(zhì)層36。可以將正極引線31連接到正極33，以及可以將負(fù)極引線32連接到負(fù)極34?？梢酝ㄟ^保護(hù)帶37來保護(hù)螺旋卷繞電極體30的最外周。

例如，可以在同一方向上，從內(nèi)到外地，將每個正極引線31和負(fù)極引線32引出外包裝件40。正極引線31可以由例如一種或多種導(dǎo)電材料如鋁(al)制成。負(fù)極引線32可以由例如一種或多種導(dǎo)電材料如銅(cu)、鎳(ni)、和不銹鋼制成。這些導(dǎo)電材料可以具有例如薄板形或網(wǎng)格形狀。

外包裝件40可以是例如在圖3所示的箭頭r的方向上可折疊的一種膜，并且外包裝件40可以具有凹處，用于部分地容納螺旋卷繞電極體30。外包裝件40可以是層壓膜，其中，例如，順序?qū)訅喝廴谡澈蠈印⒔饘賹?、和表面保護(hù)層。在制造二次電池的過程中，可以折疊外包裝件40，以致熔融粘合層的部分彼此面對并且螺旋卷繞電極體30位于其中間，并且其后可以融熔粘合熔融粘合層的部分的外邊緣?？商鎿Q地，通過例如粘合劑彼此粘合的兩個層壓膜可以形成外包裝件40。熔融粘合層的實(shí)例可以包括由聚乙烯、聚丙烯、和其他材料的一種或多種制成的膜。金屬層可以包括例如一種或多種鋁箔和其他金屬材料。表面保護(hù)層可以是例如由一種或多種尼龍、聚對苯二甲酸乙二酯、和其他材料制成的膜。

尤其是，外包裝件40可以優(yōu)選是鋁層壓膜，其中順序?qū)訅壕垡蚁┠?、鋁箔、和尼龍膜。然而，外包裝件40可以是具有任何其它層壓結(jié)構(gòu)的層壓膜、聚合物膜如聚丙烯、或金屬膜。

例如，可以將用于防止外部空氣侵入的粘合膜41插入在外包裝件40和正極引線31之間。此外，例如，可以將前述粘合膜41插入在外包裝件40和負(fù)極引線32之間。粘合膜41可以由相對于正極引線31和負(fù)極引線32具有粘附性的材料制成。具有粘附性的材料的實(shí)例可以包括聚烯烴樹脂。其更具體的實(shí)例可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯的一種或多種。

[正極、負(fù)極、和隔膜]

正極33可以包括例如正極集電體33a和正極活性物質(zhì)層33b，以及負(fù)極34可以包括例如負(fù)極集電體34a和負(fù)極活性物質(zhì)層34b。正極集電體33a、正極活性物質(zhì)層33b、負(fù)極集電體34a、和負(fù)極活性物質(zhì)層34b的構(gòu)成可以分別類似于例如正極集電體21a、正極活性物質(zhì)層21b、負(fù)極集電體22a、和負(fù)極活性物質(zhì)層22b的構(gòu)成。隔膜35的構(gòu)成可以類似于例如隔膜23的構(gòu)成。

電解質(zhì)層36可以包括電解液和聚合物化合物。電解液的構(gòu)成可以類似于例如本技術(shù)的前述電解液的構(gòu)成。在這里描述的電解質(zhì)層36可以是所謂的凝膠電解質(zhì)，并且可以通過聚合物化合物來保持電解液。凝膠電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)高離子導(dǎo)電性(例如，在室溫下，1ms/cm或更大)，并防止電解液的液體泄漏。值得注意的是，電解質(zhì)層36可以進(jìn)一步包括一種或多種其他材料如添加劑。

聚合物材料可以含有例如以下一種或多種：聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡膠、腈-丁二烯橡膠、聚苯乙烯、和聚碳酸酯。除此之外，聚合物材料可以是共聚物。上述共聚物可以是例如偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。尤其是，聚偏二氟乙烯可以優(yōu)選作為均聚物，以及1,1-二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物可以優(yōu)選作為共聚物。這樣的聚合物化合物是電化學(xué)穩(wěn)定的。

在是凝膠電解質(zhì)的電解質(zhì)層36中，包含在電解液中的溶劑是指廣泛的概念，其不僅包括液體材料，而且包括具有能夠解離電解質(zhì)鹽的離子導(dǎo)電性的材料。因此，在其中使用具有離子導(dǎo)電性的聚合物化合物的情況下，溶劑還包括聚合物化合物。

值得注意的是，可以使用電解液，因?yàn)樗婺z電解質(zhì)層36。在這種情況下，用電解液來浸漬螺旋卷繞電極體30。

[二次電池的操作]

例如，二次電池可以如下操作。

當(dāng)二次電池充電時，從正極33脫嵌鋰離子，以及通過電解質(zhì)層36，脫嵌的鋰離子被嵌入負(fù)極34。相反，當(dāng)二次電池放電時，從負(fù)極34脫嵌鋰離子，以及通過電解質(zhì)層36，脫嵌的鋰離子被嵌入正極33。

[二次電池的制造方法]

例如，通過以下三個程序之一，可以制造包括凝膠電解質(zhì)層36的二次電池。

在第一程序中，可以通過類似于正極21和負(fù)極22的制造程序的制造程序來制造正極33和負(fù)極34。更具體地，可以通過在正極集電體33a的兩個表面上形成正極活性物質(zhì)層33b來制造正極33，以及可以通過在負(fù)極集電體34a的兩個表面上形成負(fù)極活性物質(zhì)層34b來制造負(fù)極34。隨后，例如，可以混合電解液、聚合物化合物、和有機(jī)溶劑，以制備前體溶液。隨后，可以用前體溶液來涂布每個正極33和負(fù)極34，然后可以干燥涂布的前體溶液，以形成凝膠電解質(zhì)層36。隨后，可以通過例如焊接方法，將正極引線31連接到正極集電體33a，以及可以通過例如焊接方法，將負(fù)極引線32連接到負(fù)極集電體34a。隨后，可以借助于在其間的隔膜35來堆疊正極33和負(fù)極34，以及其后，可以螺旋卷繞正極33、負(fù)極34、和隔膜35，以制作螺旋卷繞電極體30。其后，可以將保護(hù)帶37附著在螺旋卷繞體30的最外周上。隨后，可以折疊外包裝件40以插入螺旋卷繞電極體30，以及其后，可以通過例如熱熔粘合法來粘合外包裝件40的外邊緣，以將螺旋卷繞電極體30封閉在外包裝件40中。在這種情況下，可以將粘合膜41插入在正極引線31和外包裝件40之間，以及可以將粘合膜41插入在負(fù)極引線32和外包裝件40之間。

在第二程序中，可以將正極引線31連接到正極33，以及可以將負(fù)極引線32連接到負(fù)極34。隨后，可以借助于其間的隔膜35來堆疊正極33和負(fù)極34，并且可以螺旋卷繞以制作螺旋卷繞體作為螺旋卷繞電極體30的前體。其后，可以將保護(hù)帶37附著于螺旋卷繞體的最外周。隨后，可以折疊外包裝件40以插入螺旋卷繞電極體30，以及其后，可以通過例如熱熔粘合法來粘合不同于外包裝件40的一側(cè)的外邊緣，以及可以將螺旋卷繞體容納在由外包裝件40形成的袋內(nèi)。隨后，可以混合電解液、為聚合物化合物的原材料的單體、聚合引發(fā)劑，以及，在必要的基礎(chǔ)上，其他材料如聚合抑制劑，以制備用于電解質(zhì)的組合物。隨后，可以將用于電解質(zhì)的組合物注入由外包裝件40形成的袋內(nèi)。其后，可以通過例如熱熔粘合法來密封由外包裝件40形成的袋。隨后，可以熱聚合單體以形成聚合物化合物。因此，可以通過聚合物化合物來保持電解液以形成凝膠電解質(zhì)層36。

在第三程序中，可以制作螺旋卷繞體，然后以類似于上文描述的第二程序的方式，容納在由外包裝件40形成的袋內(nèi)，不同之處在于，使用了提供有聚合物化合物層的隔膜35。隨后，可以制備電解液，然后注入由外包裝件40形成的袋內(nèi)。其后，可以通過例如熱熔粘合法來密封由外包裝件40形成的袋的開口。隨后，可以加熱生成物，同時將重量施加至外包裝件40以引起隔膜35緊密連接到正極33(其間具有聚合物化合物層)以及緊密連接到負(fù)極34(其間具有聚合物化合物層)。因而，可以用電解液來浸漬每個聚合物化合物層，并且可以凝膠化每個聚合物化合物層。因而，可以形成電解質(zhì)層36。

在第三程序中，比在第一程序中更多抑制二次電池的溶脹。另外，在第三程序中，例如，與第二程序比較，在電解質(zhì)層36中幾乎沒剩下非水溶劑和單體(聚合物化合物的原材料)。因此，有利地控制聚合物化合物的形成過程。因此，將每個正極33、負(fù)極34、和隔膜35充分地和緊密地連接到電解質(zhì)層36。

[二次電池的作用和效果]

根據(jù)二次電池，電解質(zhì)層36含有電解液，并且電解液具有類似于本技術(shù)的前述電解液的構(gòu)成。因此，出于類似于上述圓柱型二次電池的原因，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的電池特性。除了上文描述的那些作用和效果的作用和效果是類似于圓柱型二次電池的那些作用和效果。

<2-3.鋰金屬二次電池>

在這里描述的二次電池是圓柱型二次電池(鋰金屬二次電池)，其中通過鋰金屬的沉淀和溶解來獲得負(fù)極22的容量。二次電池具有一種構(gòu)成，其類似于前述鋰離子二次電池(圓柱型)的構(gòu)成，并通過類似的程序加以制造，不同之處在于，負(fù)極活性物質(zhì)層22b由鋰金屬制成。

在二次電池中，鋰金屬用作負(fù)極活性物質(zhì)，從而可實(shí)現(xiàn)高能量密度。在組裝時，負(fù)極活性物質(zhì)層22b可以存在，或在組裝時，負(fù)極活性物質(zhì)層22b可以不必須存在并且可以由在充電期間沉淀的鋰金屬制成。另外，負(fù)極活性物質(zhì)層22b可以用作集電體，并可以省略負(fù)極集電體22a。

例如，二次電池可以如下操作。當(dāng)二次電池充電時，從正極21脫嵌鋰離子，并且通過電解液將脫嵌的鋰離子沉淀為負(fù)極集電體22a的表面上的鋰金屬。相反，當(dāng)二次電池放電時，鋰金屬作為鋰離子從負(fù)極活性物質(zhì)層22b溶出，并通過電解液被嵌入正極21。

根據(jù)圓柱型鋰金屬二次電池，電解液具有類似于本技術(shù)的前述電解液的構(gòu)成。因此，出于類似于在前述鋰離子二次電池中的原因，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的電池特性。除了上文描述的那些作用和效果的作用和效果是類似于鋰離子二次電池的那些作用和效果。

值得注意的是，在這里描述的鋰金屬二次電池不限于圓柱型二次電池，并且可以是層壓膜型二次電池。即使在這種情況下，類似的效果也是可實(shí)現(xiàn)的。

<3.二次電池的應(yīng)用>

接著，說明上文提到的任何二次電池的應(yīng)用實(shí)例。

沒有特別限定二次電池的應(yīng)用，只要將二次電池應(yīng)用于例如機(jī)器、裝置、儀器、器械、和系統(tǒng)(例如，多個裝置的集體性實(shí)體)，其能夠使用二次電池作為驅(qū)動電源、用于電力積累的電力儲存源、或任何其他源。用作電源的二次電池可以是主電源(優(yōu)先使用的電源)，或可以是輔助電源(用來代替主電源或被切換自主電源所使用的電源)。在其中二次電池用作輔助電源的情況下，主電源的種類不限于二次電池。

二次電池的應(yīng)用的實(shí)例可以包括電子裝置(包括便攜式電子裝置)如視頻攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、筆記本個人電腦、無繩電話、立體聲耳機(jī)、便攜式收音機(jī)、便攜式電視機(jī)、和便攜式信息終端。其進(jìn)一步的實(shí)例可以包括：移動生活電器如電動剃須刀；儲存裝置如備用電源和儲存卡；電動工具如電鉆和電鋸；電池組，用作例如筆記本個人電腦的可附加和可拆卸的電源；醫(yī)療電子裝置如起搏器和助聽器；電動車輛如電動汽車(包括混合動力汽車)；以及蓄電系統(tǒng)如用于電力的積累的家用電池系統(tǒng)，用于例如緊急情況。不言而喻的是，二次電池可以用于不同于上文提到的應(yīng)用的應(yīng)用。

尤其是，二次電池可以有效地適用于例如電池組、電動車輛、蓄電系統(tǒng)、電動工具、和電子裝置。在這些應(yīng)用中，需要優(yōu)越的電池特性，并且使用本技術(shù)的二次電池使得可以有效地提高性能。值得注意的是，電池組是使用二次電池的電源，并且可以是例如組裝電池。電動車輛是使用二次電池作為驅(qū)動電源來操作(運(yùn)行)的車輛，并且可以是汽車(如混合動力汽車)，其一起包括不同于二次電池的驅(qū)動源(如上所述)。蓄電系統(tǒng)是使用二次電池作為電力儲存源的系統(tǒng)。例如，在家用蓄電系統(tǒng)中，將電力積累在是電力儲存源的二次電池中，其使得可以使用例如借助于使用積累電力的家用電器產(chǎn)品。電動工具是這樣的工具，其中，借助于使用二次電池作為驅(qū)動電源，允許移動可移動部(如鉆頭)。電子裝置是這樣的器械，借助于使用二次電池作為驅(qū)動電源(電力供應(yīng)源)，其執(zhí)行各種功能。

在下文中，具體描述二次電池的一些應(yīng)用實(shí)例。值得注意的是，下面所描述的各應(yīng)用實(shí)例的構(gòu)成僅僅是實(shí)例，并可以改變(視情況而定)。

<3-1.電池組(單電池)>

圖5示出使用單電池的電池組的透視構(gòu)成。圖6示出圖5所示電池組的框構(gòu)成。值得注意的是，圖5示出處于分解狀態(tài)的電池組。

在這里描述的電池組是簡單電池組，其使用一個二次電池(所謂的軟包)，并且可以安裝在例如由智能手機(jī)代表的電子裝置中。例如，電池組可以包括電源111，其是層壓膜型二次電池，和電路板116，其耦合到電源111，如圖5所示?？梢詫⒄龢O引線112和負(fù)極引線113連接到電源111。

可以將一對粘合帶118和119附著于電源111的兩個側(cè)表面?？梢栽陔娐钒?16中形成保護(hù)電路模塊(pcm)?？梢酝ㄟ^極耳(tab)114，將電路板116耦合到正極112，以及可以通過極耳115，耦合到負(fù)極引線113。此外，可以將電路板116耦合到引線117，其提供有用于外部連接的連接器。值得注意的是，在將電路板116耦合到電源111的同時，可以通過標(biāo)簽(label)120和絕緣片121從上側(cè)和下側(cè)來保護(hù)電路板116。可以附著標(biāo)簽120以固定例如電路板116和絕緣片121。

此外，例如，電池組可以包括電源111和電路板116，如圖6所示。電路板116可以包括例如控制器121、開關(guān)部122、ptc123、和溫度檢測器124。通過正極端子125和負(fù)極端子127，電源111可連接到外部，并從而通過正極端子125和負(fù)極端子127來充電和放電。借助于使用溫度檢測端(所謂的t端)126，允許溫度檢測器124檢測溫度。

控制器121控制整個電池組(包括電源111的使用狀態(tài))的操作，并且可以包括例如中央處理器(cpu)和儲存器。

例如，在其中電池電壓達(dá)到過充電檢測電壓的情況下，控制器121可以如此引起開關(guān)部122被斷開連接，以致充電電流并不流入電源111的電流路徑。此外，例如，在其中在充電期間大電流流動的情況下，控制器121可能會導(dǎo)致開關(guān)部122被斷開連接，從而阻斷充電電流。

此外，例如，在其中電池電壓達(dá)到過放電檢測電壓的情況下，控制器121可以如此引起開關(guān)部122被斷開連接，以致放電電流并不流入電源111的電流路徑。此外，例如，在其中在放電期間大電流流動的情況下，控制器121可能會導(dǎo)致開關(guān)部122被斷開連接，從而阻斷放電電流。

值得注意的是，二次電池的過充電檢測電壓可以是例如4.20v±0.05v，以及過放電檢測電壓可以是例如2.4v±0.1v。

根據(jù)來自控制器121的指令，開關(guān)部122切換電源111的使用狀態(tài)(電源111是否可連接到外部設(shè)備)。開關(guān)部122可以包括例如充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)。充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)各自可以是例如半導(dǎo)體開關(guān)如使用金屬氧化物半導(dǎo)體(mosfet)的場效應(yīng)晶體管。值得注意的是，可以基于開關(guān)部122的導(dǎo)通電阻來檢測充電電流和放電電流。

溫度檢測器124測量電源111的溫度，并將測量結(jié)果輸出到控制器121。溫度檢測器124可以包括例如溫度檢測元件如熱敏電阻。值得注意的是，可以使用通過溫度檢測器124的測量結(jié)果，例如，在其中在異常發(fā)熱時控制器121執(zhí)行充電和放電控制的情況下以及在其中在計算剩余容量時控制器121執(zhí)行校正處理的情況下。

值得注意的是，電路板116可以不包括ptc123。在這種情況下，可以將ptc元件獨(dú)立地連接到電路板116。

<3-2.電池組(組裝電池)>

圖7示出使用組裝電池的電池組的框構(gòu)成。例如，電池組可以包括在殼體60內(nèi)的控制器61、電源62、開關(guān)部63、電流測量部64、溫度檢測器65、電壓檢測器66、開關(guān)控制器67、儲存器68、溫度檢測元件69、電流檢測電阻70、正極端子71、和負(fù)極端子72。殼體60可以由例如塑料材料制成。

控制器61控制整個電池組的操作(包括電源62的使用狀態(tài))，并且可以包括例如cpu。電源62包括本技術(shù)的一個或多個二次電池。電源62可以是例如包括兩個或更多個二次電池的組裝電池?？梢源?lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)組合地連接二次電池。舉例，電源62可以包括6個二次電池，其中彼此并聯(lián)連接兩組串聯(lián)的三個電池。

根據(jù)來自控制器61的指令，開關(guān)部63切換電源62的使用狀態(tài)(電源62是否可連接到外部設(shè)備)。開關(guān)部63可以包括例如充電控制開關(guān)、放電控制開關(guān)、充電二極管、和放電二極管。充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)各自可以是例如半導(dǎo)體開關(guān)如使用金屬氧化物半導(dǎo)體(mosfet)的場效應(yīng)晶體管。

電流測量部64借助于使用電流檢測電阻70來測量電流，并將測量結(jié)果輸出到控制器61。溫度檢測器65借助于使用溫度檢測元件69來測量溫度，并將測量結(jié)果輸出到控制器61?？梢允褂脺囟葴y量的結(jié)果，例如，在其中在異常發(fā)熱時控制器61執(zhí)行充電和放電控制的情況下以及在其中在計算剩余容量時控制器61執(zhí)行校正處理的情況下。電壓檢測器66測量在電源62中二次電池的電壓，對所測得的電壓執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以及將獲得的結(jié)果提供到控制器61。

依據(jù)由電流測量部64和電壓檢測器66輸入的信號，開關(guān)控制器67控制開關(guān)部63的操作。

例如，在其中電池電壓達(dá)到過充電檢測電壓的情況下，開關(guān)控制器67可以如此引起開關(guān)部63(充電控制開關(guān))被斷開連接，以致充電電流并不流入電源62的電流路徑。這使得通過在電源62中的放電二極管僅可以進(jìn)行放電。值得注意的是，例如，當(dāng)在充電期間大電流流動時，開關(guān)控制器67可以阻斷充電電流。

另外，例如，在其中電池電壓達(dá)到過放電檢測電壓的情況下，開關(guān)控制器67可以如此引起開關(guān)部63(放電控制開關(guān))被斷開連接，以致放電電流并不流入電源62的電流路徑。這使得通過在電源62中的充電二極管僅可以進(jìn)行充電。值得注意的是，例如，當(dāng)在放電期間大電流流動時，開關(guān)控制器67可以阻斷放電電流。

值得注意的是，二次電池的過充電檢測電壓可以是例如4.20v±0.05v，以及過放電檢測電壓可以是例如2.4v±0.1v。

儲存器68可以是例如eeprom，其是非易失性儲存器。儲存器68可以保持例如由控制器61所計算的數(shù)值和在制造過程中測得的二次電池的信息(如處于初始狀態(tài)的內(nèi)阻)。值得注意的是，在其中儲存器68保持二次電池的完全充電容量的情況下，允許控制器61理解信息如剩余容量。

溫度檢測元件69測量電源62的溫度，并將測量結(jié)果輸出到控制器61。溫度檢測元件69可以是例如熱敏電阻。

正極端子71和負(fù)極端子72是這樣的端子，可以將其耦合到例如借助于使用電池組所驅(qū)動的外部設(shè)備(如筆記本個人電腦)或用于電池組的充電的外部設(shè)備(如電池充電器)。通過正極端子71和負(fù)極端子72來充電和放電電源62。

<3-3.電動車輛>

圖8示出混合動力汽車(其是電動車輛的一個實(shí)例)的框構(gòu)成。電動車輛可以包括例如在由金屬制成的殼體73內(nèi)的控制器74、發(fā)動機(jī)75、電源76、驅(qū)動用電動機(jī)77、差速器78、發(fā)電機(jī)79、變速器80、離合器81、逆變器82和83、各種傳感器84。不同于上文提到的組件，電動車輛可以包括例如前驅(qū)動軸85和前輪86，其被耦合到差速器78和變速器80，和后驅(qū)動軸87，以及后輪88。

例如，借助于使用發(fā)動機(jī)75和電動機(jī)77之一作為驅(qū)動源，電動車輛可以是可運(yùn)行的。發(fā)動機(jī)75是主電源，并且可以是例如汽油發(fā)動機(jī)。在其中發(fā)動機(jī)75用作電源的情況下，例如，通過差速器78、變速器80、和離合器81(其是驅(qū)動部)，可以將發(fā)動機(jī)75的驅(qū)動力(扭矩)傳遞到前輪86或后輪88。值得注意的是，還可以將發(fā)動機(jī)75的扭矩傳遞到發(fā)電機(jī)79。借助于使用扭矩，發(fā)電機(jī)79產(chǎn)生交流電力。通過逆變器83，將生成的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并在電源76中積累轉(zhuǎn)換的電力。在其中電動機(jī)77(其是轉(zhuǎn)換部)用作電源的情況下，通過逆變器82，由電源76供應(yīng)的電力(直流電力)被轉(zhuǎn)換成交流電力，以及借助于使用交流電力來驅(qū)動電動機(jī)77。例如，通過差速器78、變速器80、和離合器81(其是驅(qū)動部)，可以將經(jīng)由電動機(jī)77并通過轉(zhuǎn)換電力所獲得的驅(qū)動力(扭矩)傳遞到前輪86或后輪88。

值得注意的是，當(dāng)通過制動機(jī)構(gòu)來降低電動車輛的速度時，可以將在速度降低時的電阻傳遞到電動機(jī)77(作為扭矩)，并且，通過利用扭矩，電動機(jī)77可以產(chǎn)生交流電力?？梢詢?yōu)選的是，通過逆變器82，將這種交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并且在電源76中積累直流再生電力。

控制器74控制整個電動車輛的操作，并且可以包括例如cpu。電源76包括本技術(shù)的一個或多個二次電池?？梢詫㈦娫?6耦合到外部電源，并且通過接收來自外部電源的電力供應(yīng)，可以允許電源76積累電力?？梢允褂酶鞣N傳感器84，例如，用于控制發(fā)動機(jī)75的轉(zhuǎn)數(shù)以及用于控制節(jié)氣門的開度(節(jié)氣門開度)。各種傳感器84可以包括例如速度傳感器、加速度傳感器、和發(fā)動機(jī)頻率傳感器。

值得注意的是，雖然已描述了其中電動車輛是混合動力汽車的情況，但電動車輛可以是僅借助于使用電源76和電動機(jī)77而沒有使用發(fā)動機(jī)75來操作的車輛(電動汽車)。

<3-4.蓄電系統(tǒng)>

圖9示出蓄電系統(tǒng)的框構(gòu)成。蓄電系統(tǒng)可以包括例如在房屋89如一般住所或商業(yè)建筑內(nèi)的控制器90、電源91、智能電表92、和電力樞紐93。

在此實(shí)施例中，可以將電源91耦合到在房屋89內(nèi)提供的電氣設(shè)備94并且可以允許耦合到停在房屋89外面的電動車輛96(例如)。另外，例如，可以通過電力樞紐93，將電源91耦合到在房屋89內(nèi)提供的私人發(fā)電機(jī)95，并且可以通過智能電表92和電力樞紐93，允許耦合到外部集中電力系統(tǒng)97。

值得注意的是，電氣設(shè)備94可以包括例如一個或多個家用電器產(chǎn)品。家用電器產(chǎn)品的實(shí)例可以包括冰箱、空氣調(diào)節(jié)機(jī)、電視機(jī)、和熱水器。私人發(fā)電機(jī)95可以包括例如太陽能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、和其他發(fā)電機(jī)的一種或多種。電動車輛96可以包括例如電動汽車、電動摩托車、混合動力汽車、和其它電動車輛的一種或多種。集中電力系統(tǒng)97可以包括例如熱電廠、原子能發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、和其他發(fā)電廠的一種或多種。

控制器90控制整個蓄電系統(tǒng)的操作(包括電源91的使用狀態(tài))，并且可以包括例如cpu。電源91包括本技術(shù)的一個或多個二次電池。智能電表92可以是電力儀表，其與網(wǎng)絡(luò)兼容并且提供在要求電力的房屋89中，并且可以與電力供應(yīng)商通信(例如)。因此，例如，當(dāng)智能電表92與外界相通的同時，智能電表92控制在房屋89中供求之間的平衡，其允許有效和穩(wěn)定的能源供應(yīng)。

在蓄電系統(tǒng)中，例如，通過智能電表92和電力樞紐93，可以在電源91中從集中電力系統(tǒng)97(其是外部電源)積累電力，以及，通過電力樞紐93，可以在電源91中從私人發(fā)電機(jī)95(其是獨(dú)立電源)積累電力。根據(jù)來自控制器90的指令，將積累在電源91中的電力提供給電氣設(shè)備94和電動車輛96。這允許電氣設(shè)備94是可操作的，并且允許電動車輛96是可充電的。換句話說，蓄電系統(tǒng)是這樣的系統(tǒng)，其使得借助于使用電源91可以在房屋89中積累和供應(yīng)電力。

允許可選地使用積累在電源91中的電力。因此，例如，可以在半夜當(dāng)電價便宜時，在電源91中從集中電力系統(tǒng)97積累電力，以及可以在白天當(dāng)電價昂貴時，使用積累在電源91中的電力。

值得注意的是，可以將前述蓄電系統(tǒng)提供給每個住戶(每個家庭單位)，或可以提供給多個住戶(多個家庭單位)。

<3-5.電動工具>

圖10示出電動工具的框構(gòu)成。電動工具可以是例如電鉆，并且可以包括在由塑料材料制成的工具體98內(nèi)的控制器99和電源100(例如)。例如可以以可操作(可旋轉(zhuǎn)的)方式，將鉆孔部(drillsection)101(其是可移動部分)連接到工具體98。

控制器99控制整個電動工具的操作(包括電源100的使用狀態(tài))，并且可以包括例如cpu。電源100包括本技術(shù)的一個或多個二次電池。依據(jù)操作開關(guān)的操作，控制器99允許將來自電源100的電力供給到鉆孔部101。

實(shí)施例

下文將詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施例。

(實(shí)驗(yàn)例1-1至1-5)

通過以下過程來制作圖3和圖4所示的層壓膜型鋰離子二次電池。

正極33制作如下。首先，混合90質(zhì)量份的正極活性物質(zhì)(licoo2)、5質(zhì)量份的正極粘合劑(聚偏二氟乙烯)、和5質(zhì)量份的正極導(dǎo)電劑(科琴黑)，以獲得正極混合物。隨后，將正極混合物分散于有機(jī)溶劑(n-甲基-2-吡咯烷酮)，以獲得正極混合物漿料。隨后，用正極混合物漿料來均勻涂布正極集電體33a(厚度為15μm的鋁箔)的兩面，以及其后，干燥正極混合物漿料，以形成正極活性物質(zhì)層33b。最后，借助于使用輥壓機(jī)來壓縮模塑正極活性物質(zhì)層33b，以及其后，將在其上形成有正極活性物質(zhì)層33b的正極集電體33a切成條形(48mm×300mm)。

負(fù)極34制作如下。首先，混合90質(zhì)量份的負(fù)極活性物質(zhì)(人造石墨)和10質(zhì)量份的負(fù)極粘合劑(聚偏二氟乙烯)，以獲得負(fù)極混合物。隨后，將負(fù)極混合物分散于有機(jī)溶劑(n-甲基-2-吡咯烷酮)，以獲得負(fù)極混合物漿料。隨后，用負(fù)極混合物漿料來均勻涂布負(fù)極集電體34a(厚度為15μm的銅箔)的兩面，以及其后，干燥負(fù)極混合物漿料以形成負(fù)極活性物質(zhì)層34b。最后，借助于使用輥壓機(jī)來壓縮模塑負(fù)極活性物質(zhì)層34b，以及其后，將在其上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層34b的負(fù)極集電體34a切成條形(50mm×310mm)。

電解液制備如下。將氰基化合物加入溶劑，然后攪拌溶劑。作為溶劑，使用碳酸亞乙酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)的混合物。溶劑的組成(重量比)是碳酸亞乙酯:碳酸二乙酯＝50:50。氰基化合物的種類和含量(mol/kg)是如表1所示。值得注意的是，為了比較，以類似的程序來制備電解液，不同之處在于，其他化合物之一用來代替氰基化合物。其他化合物的種類和含量(mol/kg)是如表1所示。

二次電池組裝如下。首先，通過焊接，將由鋁制成的正極引線25連接到正極33的正極集電體33a，以及通過焊接，將由銅制成的負(fù)極引線26連接到負(fù)極34的負(fù)極集電體34a。隨后，借助于在其間的隔膜35(厚度為25μm的多微孔聚乙烯膜)來堆疊正極33和負(fù)極34，然后在縱向上螺旋纏繞正極33、負(fù)極34、和隔膜35，以制作螺旋卷繞電極體30。其后，將保護(hù)帶37附著于螺旋卷繞電極體30的最外周。隨后，將螺旋卷繞電極體30夾在兩個膜狀的外包裝件40之間，以及其后，熱熔融粘合在外包裝件40的三個側(cè)上的外邊緣。因而，由外包裝件40形成袋。在這里使用的外包裝件40各自是防潮鋁層壓膜，其中從外部順序地層壓25μm厚尼龍膜、40μm厚鋁箔、和30μm厚聚丙烯膜。最后，將電解液注入由外包裝件40形成的袋內(nèi)，并用電解液來浸漬隔膜35。其后，在減壓環(huán)境中，熱熔融粘合在外包裝件40的剩下的一側(cè)上的外邊緣。因而，完成層壓膜型二次電池。

當(dāng)檢查循環(huán)特性、儲存特性、負(fù)載特性、和溶脹特性作為二次電池的電池特性時，獲得示于表1的結(jié)果。

循環(huán)特性檢查如下。首先，在環(huán)境溫度環(huán)境(23℃)下，對二次電池進(jìn)行充電和放電的一個循環(huán)，以穩(wěn)定二次電池的電池狀態(tài)，以及其后，在高溫環(huán)境(60℃)下，對二次電池進(jìn)一步進(jìn)行充電和放電的一個循環(huán)，以測量放電容量。隨后，在相同的溫度環(huán)境(60℃)下，反復(fù)充電和放電二次電池，直到總循環(huán)次數(shù)達(dá)到100個循環(huán)，以測量放電容量。依據(jù)這些結(jié)果，計算循環(huán)維持率(％)＝(在第100次循環(huán)時的放電容量/在第2次循環(huán)時的放電容量)×100。當(dāng)二次電池充電時，在0.2c的電流下進(jìn)行充電，直到電壓達(dá)到4.35v，以及其后，在4.35v的電壓下進(jìn)一步進(jìn)行充電，直到電流達(dá)到0.05c。當(dāng)二次電池放電時，在0.2c的電流下進(jìn)行放電，直至電壓達(dá)到2.5v。值得注意的是，“0.2c”是指電流值，在其下，在5小時內(nèi)電池容量(理論容量)被完全放電，以及“0.05c”是指電流值，在其下，在20小時內(nèi)電池容量被完全放電。

儲存特性檢查如下。在周圍環(huán)境(23℃)中，對具有通過與在檢查循環(huán)特性的情況下的程序類似的程序加以穩(wěn)定的電池狀態(tài)的二次電池，進(jìn)行充電和放電的一個循環(huán)，以測量放電容量。隨后，再次充電二次電池，然后將保持在充電狀態(tài)的二次電池儲存在恒溫浴(80℃)中10天，以及其后，在環(huán)境溫度環(huán)境中放電二次電池以測量放電容量。從這些結(jié)果，計算儲存維持率(％)＝(儲存后的放電容量/儲存前的放電容量)×100。充電和放電條件是類似于在檢查循環(huán)特性的情況下的那些條件。

負(fù)載特性檢查如下。在周圍環(huán)境(23℃)中，對具有通過與在檢查循環(huán)特性的情況下的程序類似的程序加以穩(wěn)定的電池狀態(tài)的二次電池進(jìn)行充電和放電的一個循環(huán)，以測量放電容量。隨后，在低溫環(huán)境(-10℃)中反復(fù)充電和放電二次電池，直到總循環(huán)數(shù)達(dá)到100個循環(huán)，以測量放電容量。從這些結(jié)果，計算負(fù)載維持率(％)＝(在第100個循環(huán)時的放電容量/在第2個循環(huán)時的放電容量)×100。充電和放電條件是類似于在檢查循環(huán)特性的情況下的那些條件，不同之處在于，將在放電期間的電流改為1c。值得注意的是，“1c”是指電流值，在其下，在1小時內(nèi)完全放電電池容量(理論容量)。

溶脹特性確定如下。在環(huán)境溫度環(huán)境(23℃)中，再次充電具有通過與檢查循環(huán)特性的程序類似的程序加以穩(wěn)定的電池狀態(tài)的二次電池，以及其后，測量二次電池的厚度。隨后，將保持在充電狀態(tài)的二次電池儲存在高溫環(huán)境(60℃)中一個月，以及其后，測量二次電池的厚度(mm)。從這些結(jié)果，計算溶脹(mm)＝儲存后的厚度-儲存前的厚度。充電和放電條件是類似于在檢查循環(huán)特性的情況下的那些條件。

[表1]

在其中電解液包括氰基化合物的情況下(實(shí)驗(yàn)例1-1至1-3)，與其中電解液不包括氰基化合物的情況(實(shí)驗(yàn)例1-4和1-5)相比，各自增加了循環(huán)維持率、儲存維持率、和負(fù)載維持率，并減小溶脹。

(實(shí)驗(yàn)例2-1至2-21)

以類似的程序，制造二次電池并檢查二次電池的電池特性(循環(huán)特性和儲存特性)，不同之處在于，將電解質(zhì)鹽(lipf6)加入電解液，如表2所示。在電解液中氰基化合物的含量(mol/kg)以及在電解液中電解質(zhì)鹽的含量(mol/kg)是如表2所示。

[表2]

在其中電解液包括氰基化合物的情況下(實(shí)驗(yàn)例2-1至2-15)，與其中電解液不包括氰基化合物的情況(實(shí)驗(yàn)例2-16至2-21)比較，均增加了循環(huán)維持率和儲存維持率。

尤其是，在其中電解液包括氰基化合物的情況下，當(dāng)在電解液中氰基化合物的含量是0.01mol/kg至0.5mol/kg(包括兩端)時，獲得了高循環(huán)維持率和高儲存維持率。

(實(shí)驗(yàn)例3-1至3-5)

以類似的程序，制造二次電池并檢查二次電池的電池特性(循環(huán)特性和儲存特性)，不同之處在于，在其中電解液包括電解質(zhì)鹽(lipf6)的情況下，改變了溶劑的組成，如表3所示。在這種情況下，代替碳酸二乙酯(dec)，使用碳酸亞丙酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、和碳酸甲乙酯(emc)。此外，使用三種溶劑的混合物，并且溶劑的組成是ec:pc:dec＝50:50:50以及ec:pc:emc＝50:50:50(重量比)。

[表3]

即使在其中改變了溶劑的組成的情況下，當(dāng)電解液包括氰基化合物時，也獲得了高循環(huán)維持率和高儲存維持率。

(實(shí)驗(yàn)例4-1至4-15)

以類似的程序，制造二次電池并檢查二次電池的電池特性(循環(huán)特性和儲存特性)，不同之處在于，在其中電解液包括電解質(zhì)鹽(lipf6)的情況下，將一種其他材料加入電解液，如表4所示。

以下材料用作其他材料。作為不飽和環(huán)狀碳酸酯，添加碳酸亞乙烯酯(vc)、碳酸乙烯基亞乙酯(vec)、和碳酸亞甲基亞乙酯(mec)。作為鹵代碳酸酯，添加4-氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮(fec)和4,5-二氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮(dfec)。作為單磺酸酯，添加丙烷磺內(nèi)酯(ps)和丙烯磺內(nèi)酯(prs)。作為二磺酸酯，添加由式(7-2)表示的化合物(osah)。作為酸酐，添加琥珀酸酐(sa)和丙烷二磺酸酐(psah)。作為二氰基化合物，添加琥珀腈(sn)。作為二異氰酸酯化合物，添加二異氰酸六亞甲基酯(hmi)。此外，作為另外的電解質(zhì)鹽，使用四氟硼酸鋰(libf4)、由式(8-6)表示的化合物(libob)、和雙(氟磺酰亞胺)鋰(lifsi)。在電解液中其他材料的含量(重量％)是如表4所示。

[表4]

即使在其中電解液包括其他材料的情況下，當(dāng)電解液包括氰基化合物時，也獲得了高循環(huán)維持率和高儲存維持率。尤其是，在其中電解液包括其他材料的情況下，與其中電解液不包括其他材料的情況比較，獲得了基本相等或更高的循環(huán)維持率以及相等或更高的儲存維持率。

如從表1至4所示的結(jié)果可以看出，當(dāng)電解液包括氰基化合物時，循環(huán)特性、儲存特性、負(fù)載特性、和溶脹特性均得到改善。因此，在二次電池中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的電池特性。

雖然上文已參照一些實(shí)施方式和實(shí)施例描述了本技術(shù)，但本技術(shù)不限于此，并且可以以各種方式加以改進(jìn)。

例如，已經(jīng)參照實(shí)施例給出了描述，其中電池結(jié)構(gòu)具有圓柱型和層壓膜型，以及電池元件具有螺旋卷繞結(jié)構(gòu)。然而，電池結(jié)構(gòu)和電池元件結(jié)構(gòu)不限于此。本技術(shù)的二次電池還類似地適用于這樣的情況，其中采用其它電池結(jié)構(gòu)如方型、硬幣型、或按鈕式。此外，本技術(shù)的二次電池還類似地適用于這樣的情況，其中電池元件具有其它結(jié)構(gòu)如堆疊結(jié)構(gòu)。

另外，本技術(shù)的二次電池用電解液的應(yīng)用不限于二次電池。本技術(shù)的二次電池用電解液可以適用于其他電化學(xué)裝置。其他電化學(xué)裝置的實(shí)例可以包括電容器。

注意，在本說明書中描述的效果是說明性和非限制性的。本技術(shù)可以具有不同于在本說明書中描述的那些效果的效果。

值得注意的是，本技術(shù)可以具有以下構(gòu)成。

(1)

一種二次電池，包括：

正極；

負(fù)極；以及

電解液，其包括由以下式(1)表示的氰基化合物，

[化學(xué)式24]

(x1ⁿ¹⁺是金屬離子和鎓離子的一種，m1是過渡金屬元素，以及在長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，rf是氟基和一價氟化烴基的一種，y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-、-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-、-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-、-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-、-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-、和-cr22-(cr32)e1-cr22-的一種，r1各自是氫基(-h)、氟基(-f)、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，并且r1中的一個或多個是氟基和一價氟化烴基的一種，r2各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，r3各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，a1、f1、和n1各自是1或2的整數(shù)，b1和d1各自是1至4的整數(shù)，c1是0至3的整數(shù)，e1是0至4的整數(shù)，以及g1和m1各自是1至3的整數(shù)。)

(2)

根據(jù)(1)的二次電池，其中x1是在長周期型元素周期表中的第1族元素和第2族元素的一種。

(3)

根據(jù)(1)或(2)的二次電池，其中x1是鋰(li)。

(4)

根據(jù)(1)至(3)中任一個的二次電池，其中m1是硼(b)、磷(p)、和鋁(al)的一種。

(5)

根據(jù)(1)至(4)中任一個的二次電池，其中

一價烴基是以下中的一種：烷基，烯基，炔基，環(huán)烷基，芳基，以及其中結(jié)合了烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、和芳基中的兩種或更多種的一價基團(tuán)，并且

一價氟化烴基是這樣的基團(tuán)，其中在一價烴基中的一個或多個氫基由氟基取代。

(6)

根據(jù)(1)至(5)中任一個的二次電池，其中

rf是一價氟化烴基，并且

在一價氟化烴基中的碳數(shù)是1至10(包括兩端)。

(7)

根據(jù)(1)至(6)中任一個的二次電池，其中在電解液中氰基化合物的含量是0.01mol/kg至0.5mol/kg(包括兩端)。

(8)

根據(jù)(1)至(7)中任一個的二次電池，其中二次電池是鋰離子二次電池。

(9)

一種二次電池用電解液，包括：

由以下式(1)表示的氰基化合物，

[化學(xué)式25]

(x1ⁿ¹⁺是金屬離子和鎓離子的一種，m1是過渡金屬元素，以及在長周期型元素周期表中的第13族元素、第14族元素、和第15族元素的一種，rf是氟基和一價氟化烴基的一種，y1是-c(＝o)-(cr12)d1-c(＝o)-、-cr22-(cr32)e1-c(＝o)-、-s(＝o)2-(cr32)e1-s(＝o)2-、-cr22-(cr32)e1-s(＝o)2-、-c(＝o)-(cr32)e1-s(＝o)2-、和-cr22-(cr32)e1-cr22-的一種，r1各自是氫基(-h)、氟基(-f)、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，以及r1中的一個或多個是氟基和一價氟化烴基的一種，r2各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，r3各自是氫基、氟基、一價烴基、和一價氟化烴基的一種，a1、f1、和n1各自是1或2的整數(shù)，b1和d1各自是1至4的整數(shù)、c1是0至3的整數(shù)，e1是0至4的整數(shù)，以及g1和m1各自是1至3的整數(shù)。)

(10)

一種電池組，包括：

根據(jù)(1)至(8)中任一個的二次電池；

控制器，其控制二次電池的運(yùn)行；以及

開關(guān)部，其根據(jù)來自控制器的指令切換二次電池的運(yùn)行。

(11)

一種電動車輛，包括：

根據(jù)(1)至(8)中任一個的二次電池；

轉(zhuǎn)換器，其將由二次電池供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力；

驅(qū)動部，其根據(jù)驅(qū)動力運(yùn)行；以及

控制器，其控制二次電池的運(yùn)行。

(12)

一種蓄電系統(tǒng)，包括：

根據(jù)(1)至(8)中任一個的二次電池；

一個或多個電氣設(shè)備，其由二次電池供應(yīng)電力；以及

控制器，其控制由二次電池向電氣設(shè)備供應(yīng)電力。

(13)

一種電動工具，包括：

根據(jù)(1)至(8)中任一個的二次電池；以及

可移動部，其由二次電池供應(yīng)電力。

(14)

一種電子裝置，包括根據(jù)(1)至(8)中任一個的二次電池作為電力供應(yīng)源。

本申請基于并要求于2014年12月16日向日本特許廳提交的日本專利申請?zhí)?014-253927的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用方式結(jié)合于本文。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以發(fā)生各種修改、組合、子組合和更改，其取決于設(shè)計要求和其他因素，只要它們是在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。