CN101197455B - 电解液和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包含溶剂和电解质盐的电解液以及使用该电解液的电池。该电解液能够改善电池的保存特性和循环特性。该电池包括正极、负极、以及电解液。将该电解液浸渍到设置在正极与负极之间的隔膜中。电解液中的溶剂包含给定的砜化合物如二(三甲基甲硅烷基)-2，2-二氟磺基乙酸酯。与溶剂不包含上述砜化合物的情况相比，可以改善电解液的化学稳定性，并且可以抑制电解液的分解反应。

Description

电解液和电池 
相关申请的交叉引用 
本发明包含于2006年12月8日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-331998涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。 
技术领域
本发明涉及一种包含溶剂和电解质盐的电解液以及使用该电解液的电池。 
背景技术
近年来，已经广泛使用便携式电子装置，例如组合摄像机(磁带录像机)、移动电话、以及笔记本式个人计算机，并且强烈地要求减小它们的尺寸和重量，以及获得它们的长寿命。因此，已经开发了一种作为用于便携式电子装置电源的电池，尤其是一种能够提供高能量密度的轻量化二次电池。 
特别地，非常希望一种使用锂的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二次电池(所谓的锂离子二次电池)或一种使用锂的析出和溶解的二次电池(所谓的锂金属二次电池)，由于与铅电池和镍镉电池相比，这样的锂离子二次电池或这样的锂金属二次电池可以提供更高的能量密度。 
在这样的二次电池中，普通使用其中电解质盐如六氟磷酸锂溶解于碳酸酯溶剂如碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯中的电解液(例如，参考日本专利第3294400号)。尤其是，为了改善负荷特性(loadcharacteristic)、保存特性、电化学特性等，还使用含例如由磺酸和羧酸组成的酸酐、具有三烷基甲硅烷基基团的硫酸酯(盐)、磺酸酯(盐)等的电解液(例如，参见日本未审查专利申请公开第2002-008718和2002-359001号)。 
发明内容
在最近的电子装置中，存在一种这样的趋势，即，由于诸如以CPU(中央处理器)为代表的电子部件的高性能的因素，发热量日益增加。因此，二次电池被暴露在高温气氛中，从而易于降低保存特性。而且，存在一种这样的趋势，即，日益开发电子装置的高性能和多功能。因此，存在一种这样的趋势，即，通过频繁重复二次电池的充电和放电，放电容量很容易降低。所以，渴望可以进一步改善二次电池的保存特性和循环特性。 
考虑到上述，在本发明中，期望提供一种能够改善保存特性和循环特性的电解液和电池。 
根据本发明的实施例，提供了一种包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐的电解液。 
化学式1 
Figure S2007101959580D00021
R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的卤代烷基基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。 
根据本发明的一个实施例，提供了一种包括正极、负极、以及电解液的电池，其中电解液包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐。 
化学式1 
Figure S2007101959580D00031
R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的卤代烷基基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。 
根据本发明实施例的电解液，溶剂包含化学式1所示的砜化合物。因此，当电解液被用于诸如电池的电化学装置时，与溶剂不包含砜化合物的情况相比，可以改善化学稳定性，并抑制分解反应。 
从而，在使用根据本发明实施例的电解液的电池中，可以改善保存特性和循环特性。 
通过以下描述，本发明的其它和另外的目的、特征以及优点将被更充分地呈现。 
附图说明
图1是示出了使用根据本发明实施例的电解液的第一电池的结构的剖视图； 
图2是示出了图1所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的剖视图； 
图3是示出了使用根据本发明实施例的电解液的第四电池的结构的分解透视图；以及 
图4是示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV截取的结构的剖视图。 
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。 
根据本发明实施例的电解液用于，例如如电池的电化学装置。根据本发明实施例的电解液包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐。由于溶剂含有砜化合物，因此当电解液用于电化学装置时，可以改善化学稳定性，从而阻止分解反应。从而，可以改善电化学装置中的保存特性和循环特性。化学式1中的R4至R7的碳数在1～4的范围内，由于由此可以获得足够的溶解性。 
化学式1 
Figure S2007101959580D00051
在该化学式中，R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的卤代烷基基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。 
在电解液中化学式1所示的砜化合物的含量优选在0.01wt％～5wt％的范围内，由于由此可以获得足够的效果。 
化学式1所示的砜化合物的分子量优选在120～2000的范围内，更优选在120～1000的范围内，以及最优选在120～650的范围内。从而，可以获得足够的效果，并且可以获得足够的溶解性。 
在化学式1中以R1和R2示出的卤素基团包括例如氟基团(-F)、氯基团(-Cl)等。不用说，卤素基团可以是除氟基团和氯基团之外的基团。 
在化学式1中分别以R1和R2示出的-SiR53和-SiR73包括例如-Si(CH3)3、-Si(C2H5)3、-Si(C3H7)3、-Si(C4H9)3、-Si(C6H5)3、-Si(CH3)2(C2H5)、-Si(CH3)(C2H5)2、-Si(C2H5)(C3H7)2、-Si(C2H5)2(C3H7)、-Si(CH(CH3)2)3、-Si(CH3)(CH(CH3)2)2、-Si(CH3)2(CH(CH3)2)、-Si(C2H5)(CH(CH3)2)2、-Si(C2H5)2(CH(CH3)2)等。不用说，-SiR53和 -SiR73并不限于上述基团，并且-SiR53和-SiR73可以是其它基团，只要这样的基团具有化学式1所示的结构。 
化学式1中所示的R3包括例如-CH2-、-CHF-、-CF2-、-C≡C-、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、-CH2-O-CH2-、-CF2-CH2-CF2-、-CH2-CH2-CH2-、-CF2-CF2-CF2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CF2-CH2-CH2-CF2-、-CF2-CF2-CF2-CF2-、-C(CH3)2-、-C(C2H5)2-、-C(C3H7)2-、-C(CH3)2-C(CH3)2-、-CH2-CH2-C(CH3)2-、-CF2-CH2-C(CH3)2-、-C(CH3)2-CH2-C(CH3)2-、-C(C6H5)2-C(C6H5)2-、-CF2-CH2-C(C6H5)2-、-C(C6H5)2-CH2-C(C6H5)2-等。不用说，R3并不限于上述基团，并且R3可以是其它基团，只要这样的基团具有化学式1所示的结构。 
作为化学式1所示的砜化合物的实例，可以列举化学式2、化学式3所示的化合物等。 
化学式2 
Figure S2007101959580D00061
化学式3 
Figure S2007101959580D00071
此外，化学式1所示的砜化合物包括例如，二氟氟代磺酰基乙酰氟、3-氟磺酰基丙酰氟、2，2，3，3-四氟-3-氟磺酰基丙酰氟、4-氟磺酰基丁酰氟、2，2，3，3，4，4-六氟-4-氟磺酰基丁酰氟、三甲基甲硅烷基-2-氟磺酰基乙酸酯(2-氟磺酰基三甲基甲硅烷基乙酸酯，trimethylsilyl-2-fluorosulfonyl acetate)、三乙基甲硅烷基-2-氟磺酰基乙酸酯、三丙基甲硅烷基-2-氟磺酰基乙酸酯、三丁基甲硅烷基-2-氟磺酰基乙酸酯、三异丙基甲硅烷基-2-氟磺酰基乙酸酯、三乙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基乙酸酯、三丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基乙酸酯、三丁基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基乙酸酯、三异丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基乙酸酯、三甲基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丙酸酯、三乙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丙酸酯、三丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丙酸酯、三丁基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丙酸酯、三异丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丙酸酯、三甲基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丁酸酯、三乙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丁酸酯、三丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丁酸酯、三丁基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丁酸酯、三异丙基甲硅烷基-2，2-二氟-2-氟磺酰基丁酸酯、二(三乙基甲硅烷基)磺基乙酸酯、二(三丙基甲硅烷基)磺基乙酸酯、二(三丁基甲硅烷基)磺基乙酸酯、二(三异丙基甲硅烷基)磺基乙酸酯、二(三乙基甲硅烷 基)-2，2-二氟磺基乙酸酯、二(三丙基甲硅烷基)-2，2-二氟磺基乙酸酯、二(三丁基甲硅烷基)-2，2-二氟磺基乙酸酯、二(三异丙基甲硅烷基)-2，2-二氟磺基乙酸酯、二(三甲基甲硅烷基)磺基丙酸酯、二(三乙基甲硅烷基)磺基丙酸酯、二(三丙基甲硅烷基)磺基丙酸酯、二(三丁基甲硅烷基)磺基丙酸酯、二(三异丙基甲硅烷基)磺基丙酸酯、二(三甲基甲硅烷基)-2，2，3，3-四氟磺基丙酸酯、二(三乙基甲硅烷基)-2，2，3，3-四氟磺基丙酸酯、二(三丙基甲硅烷基)-2，2，3，3-四氟磺基丙酸酯、二(三丁基甲硅烷基)-2，2，3，3-四氟磺基丙酸酯、二(三甲基甲硅烷基)磺基丁酸酯、二(三乙基甲硅烷基)磺基丁酸酯、二(三丙基甲硅烷基)磺基丁酸酯、二(三丁基甲硅烷基)磺基丁酸酯、二(三异丙基甲硅烷基)磺基丁酸酯、二(三甲基甲硅烷基)-2，2，3，3，4，4-六氟磺基丁酸酯、二(三乙基甲硅烷基)-2，2，3，3，4，4-六氟磺基丁酸酯、二(三丙基甲硅烷基)-2，2，3，3，4，4-六氟磺基丁酸酯、二(三丁基甲硅烷基)-2，2，3，3，4，4-六氟磺基丁酸酯、二(三异丙基甲硅烷基)-2，2，3，3，4，4-六氟磺基丁酸酯等。 
可以单独使用上述中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为化学式1所示的砜化合物，化学式2和化学式3所示的砜化合物中的至少一种是优选的，由于由此可以获得充分的效果，并且可以获得足够的溶解性。不用说，砜化合物并不限于上述化合物，并且砜化合物可以是其它化合物，只要这样的化合物具有化学式1所示的结构。 
溶剂优选包含，例如，具有不饱和键的环状碳酸酯。从而，在包含电解液的电化学装置中，可以进一步阻止电解液的分解反应。因此，可以进一步改善保存特性和循环特性。作为具有不饱和键的环状碳酸酯，例如，可以列举选自由碳酸亚乙烯酯化合物、碳酸乙烯亚乙酯(碳酸乙烯基亚乙酯，vinyl ethylene carbonate)化合物、 以及碳酸亚甲基亚乙酯(methylene ethylene carbonate)化合物组成的组中的至少一种。 
碳酸亚乙烯酯化合物包括，例如，碳酸亚乙烯酯(1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸甲基亚乙烯酯(4-甲基-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸乙基亚乙烯酯(4-乙基-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮)、4，5-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮、4，5-二乙基-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮、4-氟-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮、4-三氟甲基-1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮等。 
碳酸乙烯亚乙酯化合物包括，例如，碳酸乙烯亚乙酯(4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮)、4-甲基-4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-正丙基-4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、5-甲基-4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，5-二乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮等。 
碳酸亚甲基亚乙酯化合物包括4-亚甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二甲基-5-亚甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二乙基-5-亚甲基-1，3-二氧戊环-2-酮等。 
可以单独使用上述中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为具有不饱和键的环状碳酸酯，选自由碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯组成的组中的至少一种是优选的，由于由此可以获得充分的效果。在这种情况下，尤其是，碳酸亚乙烯酯比碳酸乙烯亚乙酯更优选，由于由此可以获得更高的效果。 
溶剂优选包含选自由化学式4所示的具有卤素作为元素(构成元素，element)的链状碳酸酯和化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种。从而，在包含电解液的电化学装置中，在电极表面上形成稳定的涂层(coat)，由此可以进一步 抑制电解液的分解反应。因此，可以更大地改善保存特性和循环特性。 
化学式4 
Figure S2007101959580D00101
在该化学式中，R11～R16代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团。R11～R16可以相同或不同。然而，R11～R16中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团。 
化学式5 
Figure S2007101959580D00102
在该化学式中，R21～R24代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团。R21～R24可以相同或不同。然而，R21～R24中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团。 
化学式4所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯包括，例如，碳酸氟甲基甲基酯(fluoromethyl methyl carbonate)、碳酸二(氟甲基)酯、碳酸二氟甲基甲基酯(difluoromethyl methyl carbonate)等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。 
化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯包括，例如，化学式6和化学式7所示的化合物，即，化学式6(1)中的4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(2)中的4-氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(3)中的4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(4)中的四氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(5)中的4-氟-5-氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(6)中的4，5-二氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(7)中的四氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(8)中的4，5-二三氟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(9)中的4-三氟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(10)中的4，5-二氟-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(11)中的4-甲基-5，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式6(12)中的4-乙基-5，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮等；以及化学式7(1)中的4-三氟甲基-5-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(2)中的4-三氟甲基-5-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(3)中的4-氟-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(4)中的4，4-二氟-5-(1，1-二氟乙基)-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(5)中的4，5-二氯-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(6)中的4-乙基-5-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(7)中的4-乙基-4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(8)中的4-乙基-4，5，5-三氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式7(9)中的4-氟-4-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为具有卤素作为元素的环状碳酸酯，选自由4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮和4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮组成的组中的至少一种是优选的，由于这些环状碳酸酯易于获得，并且可以提供充分的效果。在这种情况下，尤其是，4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮比4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮更优选，由于由此可以获得更高的效果。更具体地，作为4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮，反式异构体比顺式异构体更优选以获得更高的效果。 
化学式6 
化学式7 
Figure S2007101959580D00122
而且，溶剂优选包含磺内酯(环状磺酸酯)或酸酐。从而，在包含电解液的电化学装置中，可以进一步抑制电解液的分解反应。因此，可以进一步改善保存特性和循环特性。 
磺内酯包括，例如，丙磺酸内酯(propane sultone)、丙烯磺内酯(丙烯基磺内酯，propene sultone)等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为磺内酯，丙烯磺内酯是优选的。电解液中磺内酯的含量优选在0.5wt％～3wt％的范围内。从而，可以获得充分的效果。 
酸酐包括，例如琥珀酐、戊二酐、马来酐、磺基苯甲酸酐(硫代苯酸酐，sulfobenzoic anhydride)、磺基丙酸酐(硫代丙酸酐，sulfopropionic anhydride)、磺基丁(酸)酐等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为酸酐，选自由琥珀酐和磺基苯甲酸酐组成的组中的至少一种是优选的，由于由此可以获得充分的效果。在这种情况下，尤其是，磺基苯甲酸酐比琥珀酐更优选，由于由此可以获得更高的效果。电解液中酸酐的含量优选在0.5wt％～3wt％的范围内，由于由此可以获得充分的效果。 
溶剂可以包含，例如，与上述化学式1所示的砜化合物一起的其它溶剂(诸如，非水溶剂如有机溶剂)等。其它溶剂包括，例如，碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3-二噁烷、1，4-二噁烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、乙酸三甲基甲酯、乙酸三甲基乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N，N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、三甲基磷酸酯、二甲亚砜、二甲亚砜磷酸酯等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为其它溶剂，选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲 乙酯组成的组中的至少一种是优选的。从而，在包含电解液的电化学装置中，可以获得优异的容量特性、优异的保存特性、以及优异的循环特性。在这种情况下，尤其是，溶剂优选包含高粘度(高介电常数)溶剂(例如，介电常数ε≥30)诸如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯与低粘度溶剂(例如，粘度≤1mPa·s)诸如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、以及碳酸二乙酯的混合物。从而，可以改善电解质盐的离解性能和离子迁移率，并且由此可以获得更高的效果。 
电解质盐优选包含选自由化学式8所示的化合物、化学式9所示的化合物、以及化学式10所示的化合物组成的组中的至少一种。从而，在包含电解液的电化学装置中，可以稳定地获得足够的传导性(导电性，conductivity)，由此可以改善保存特性和循环特性。可以单独使用化学式8～10所示的化合物中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。 
化学式8 
在该化学式中，X31代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素或者铝。M31代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素。R31代表卤素基团。Y31代表-OC-R32-CO-、-OC-CR332-、或-OC-CO-。R32代表亚烷基基团、卤代亚烷基基团、亚芳基基团、或卤代亚芳基基团。R33代表烷基基团、卤代烷基基团、芳基基团、或卤代芳基基团，并且可以相同或不同。a3代表1～4的整数。b3代表0或者2或4的整数。c3、d3、m3、以及n3代表1～3的整数。 
化学式9 
Figure S2007101959580D00151
在该化学式中，X41代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素。M41代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素。Y41代表-OC-(CR412)b4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CR432-、-R432C-(CR422)c4-SO2-、-O2S-(CR422)d4-SO2-、或-OC-(CR422)d4-SO2-。R41和R43代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团。R41和R43可以各自相同或不同。R41和R43中的至少一个分别是卤素基团或卤代烷基基团。R42代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同。a4、e4、以及n4代表1或2的整数。b4和d4代表1～4的整数。c4代表0或者1～4的整数。f4和m4代表1～3的整数。 
化学式10 
在该化学式中，X51代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素。M51代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素。Rf代表具有碳数在1～10范围内的氟化烷基基团或具有碳数在1～10范围内的氟化芳基基团。Y51代表-OC-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CR522-、-R522C-(CR512)d5-SO2-、 -O2S-(CR512)e5-SO2-、或-OC-(CR512)e5-SO2-。R51代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同。R52代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，可以相同或不同，但是其至少一个是卤素基团或卤代烷基基团。a5、f5、以及n5代表1或2的整数。b5、c5、以及e5代表1～4的整数。d5代表0或者1～4的整数。g5和m5代表1～3的整数。 
作为化学式8～10所示的化合物的实例，可以列举化学式11和化学式12所示的化合物。 
化学式8所示的化合物包括，例如，化学式11(1)中的二氟[草酸-O，O′]硼酸锂、化学式11(2)中的二氟双[草酸-O，O′]磷酸锂、化学式11(3)中的二氟[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式11(4)中的二[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式11(5)中的四氟[草酸-O，O′]磷酸锂、化学式11(6)中的二[草酸-O，O′’]硼酸锂等。 
化学式9所示的化合物包括，例如，化学式12(1)中的(2，2-二氟丙二酸草酸)硼酸锂、化学式12(2)中的[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、化学式12(3)中的(3，3，3-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式12(4)中的(2-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式12(5)中的(4，4，4-三氟-3-三氟甲基丁酸草酸)硼酸锂、化学式12(6)中的(全氟频哪醇草酸)硼酸锂((perfluoropinacolate oxalate)lithiumborate)、化学式12(7)中的(4，4，4-三氟-3-甲基丁酸草酸)硼酸锂、化学式12(8)中的(4，4，4-三氟丁酸草酸)硼酸锂等。 
化学式10所示的化合物包括，例如，化学式12(9)中的氟代三氟甲基[草酸-O，O′]硼酸锂等。 
可以单独使用上述化合物中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为化学式8～10所示的化合物，选自由二[草酸-O，O′]硼酸锂和[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂组成的组中的至少一种是优选的，由于由此可以获得充分的效果。不用说，化合物并不限于化学式11和化学式12所示的化合物，并且化合物可以是其它化合物，只要这样的化合物具有化学式8～10所示的结构。 
化学式11 
Figure S2007101959580D00171
化学式12 
Figure S2007101959580D00181
电解质盐优选包含，例如，连同上述化学式8～10所示的化合物一起的其它电解质盐。从而，可以获得更高的效果。其它电解质盐包括，例如，六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲烷磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)等。这样的其它电解质盐可以单独使用，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为其它电解质盐，选自由六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、以及六氟砷酸锂组成的组中的至少一种是优选的，由于由此可以获得充分的效果。在这种情况下，六氟磷酸锂是更优选的，由于由此可以降低内电阻，从而可以获得更高的效果。尤其是，当电解质盐包含上述化学式8～10所示的化合物连同六氟磷酸锂时，可以获得显著高的效果。 
电解质盐优选包含化学式13、化学式14、以及化学式15所示的化合物。从而，可以获得充分的效果。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。尤其是，当电解盐包含选自由化学式13～15所示的化合物组成的组中的至少一种连同上述六氟磷酸锂等时，或者当电解质盐包含化学式8～10和化学式13～15所示的化合物连同六氟磷酸锂等时，可以获得显著高的效果。 
化学式13 
LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2) 
在该化学式中，m和n代表1以上的整数。m和n可以相同或不同。 
化学式14 
Figure S2007101959580D00191
在该化学式中，R61代表具有碳数在2～4范围内的直链或支链的全氟亚烷基基团。 
化学式15 
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2) 
在该化学式中，p、q、以及r代表1以上的整数。p、q、以及r可以相同或不同。 
化学式13所示的链状化合物包括例如二(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、二(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(C2F5SO2)2)、(三氟甲烷磺酰基)(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C2F5SO2))、(三氟甲烷磺酰基)(七氟丙烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C3F7SO2))、(三氟甲烷磺酰基)(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)(C4F9SO2))等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。 
化学式14所示的环状化合物包括，例如化学式16所示的化合物，即，化学式16(1)中的1，2-全氟乙烷二磺酰基酰亚胺锂、化学式16(2)中的1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂、化学式16(3)中的1，3-全氟丁烷二磺酰基酰亚胺锂、化学式16(4)中的1，4-全氟丁烷二磺酰基酰亚胺锂等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为化学式14所示的环状化合物，优选1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂，由于由此可以获得充分的效果。 
化学式16 
化学式15所示的链状化合物包括，例如三(三氟甲烷磺酰基)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)等。 
电解质盐对溶剂的含量优选在0.3mol/kg～3.0mol/kg的范围内。如果含量超出上述范围，则存在这样的可能性，即，离子传导性显著降低，因此，在包含电解液的电化学装置中不能获得充分的容量特性等。 
根据电解液，溶剂包含化学式1所示的砜化合物。因此，当电解液用于诸如电池的电化学装置时，与不包含化学式1所示的砜化合物的情况相比，可以改善化学稳定性，并且可以防止分解反应。因此，根据电解液，在包含电解液的电化学装置中可以改善保存特 性和循环特性。在这种情况下，当电解液中化学式1所示的砜化合物的含量在0.01wt％～5wt％的范围内时，可以获得充分的效果 
尤其是，当溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯时，或者当溶剂包含选自由化学式4所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯和化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种时，可以获得更高的效果。 
而且，当电解质盐包含选自由化学式8～10所示的化合物组成的组中的至少一种并且包含选自由六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、以及六氟砷酸锂组成的组中的至少一种时，或者当电解质盐包含选自由化学式13～15所示的化合物组成的组中的至少一种时，仍然可以获得更高的效果。 
接着，将对上述电解液的使用实例给出描述。将电池作为电化学装置的实例，将电解液用于如下电池。 
第一电池 
图1示出了第一电池的截面结构。该电池是所谓的锂离子二次电池，其中负极容量表示为基于作为电极反应物的锂的嵌入和脱嵌的容量分量(容量成分，capacity component)。图1示出了所谓的圆柱型二次电池的电池结构。 
该二次电池包括其中正极21和负极22与之间的隔膜(隔离片，separator)23一起螺旋卷绕的螺旋卷绕电极体20，以及在近似空心圆柱体形状的电池壳11内的一对绝缘板12和13。电池壳11由例如镀镍(Ni)的铁(Fe)制成。电池壳11的一端封闭，而其另一端是敞开的。一对绝缘板12和13设置为夹住之间的螺旋卷绕电极体20，并且垂直于螺旋卷绕周面(periphery face)延伸。 
在电池壳11的开口端，电池盖14、以及设置在电池盖14内的安全阀机构15和PTC(正温度系数)装置16通过用垫圈17嵌塞(caulk)而连接。因此，在电池壳11的内部是密闭密封的。电池盖14由例如类似于电池壳11的材料制成。安全阀机构15通过PTC装置16电连接至电池盖14。在安全阀机构15中，当由于内部短路、外部加热等而使电池的内压力变成一定水平或更大时，盘状板(diskplate)15A弹起以切断电池盖14与螺旋卷绕电极体20之间的电连接。当温度升高时，PTC装置16增加电阻，从而限制电流以防止由大电流引起的异常热产生。垫圈17由例如绝缘材料制成，并且其表面用沥青涂敷。 
例如，中心销24***螺旋卷绕电极体20的中心。在螺旋卷绕电极体20中，将由铝等制成的正极引线25连接至正极21，而将由镍等制成的负极引线26连接至负极22。正极引线25通过焊接至安全阀机构15而电连接至电池盖14。焊接负极引线26，从而电连接至电池壳11。 
图2示出了图1所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。正极21具有一种结构，其中例如正极活性物质层21B设置在具有一对相对面的正极集电体21A的两个面上。正极集电体21A由例如金属材料如铝、镍、以及不锈钢制成。正极活性物质层21B包含例如作为正极活性物质的一种或多种能够嵌入和脱嵌作为电极反应物的锂的正极材料。如果有必要，正极活性物质层21B可以包含导电剂、粘结剂等。 
作为能够嵌入和脱嵌锂的正极材料，例如，锂复合氧化物如锂钴氧化物、锂镍氧化物、包含它们的固溶体(Li(NixCoyMnz)O2，x、y、和z的值分别表示为0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，并且x+y+z＝1)，具有尖晶石结构的锂锰氧化物(LiMn2O4)、及其固溶体(Li(Mn2-vNiv)O4，v的值表示为v＜2)；或具有橄榄石结构的磷酸盐 化合物如磷酸铁锂(LiFePO4)是优选的。从而，可以获得高能量密度。除了上述之外，作为上述正极材料，例如，可以列举氧化物如二氧化钛、氧化钒、以及二氧化锰；二硫化物如二硫化铁、二硫化钛、以及硫化钼；硫磺；导电聚合物如聚苯胺和聚噻吩。 
负极22具有一种结构，其中例如负极活性物质层22B设置在具有一对相对面的负极集电体22A的两个面上。负极集电体22A优选由具有良好的电化学稳定性、良好的电导率(导电性，electricalconductivity)、以及良好的机械强度的材料制成。负极集电体22A优选由例如金属材料如铜(Cu)、镍、以及不锈钢制成。特别地，负极集电体22A优选由铜制成，由于由此可以获得高的传导性(导电性，conductivity)。负极活性物质层22B包含例如作为负极活性物质的一种或多种能够嵌入和脱嵌锂的负极材料。如果有必要，负极活性物质层22B可以包含导电剂、粘结剂等。 
作为能够嵌入和脱嵌锂的负极材料，例如，可以列举碳材料。作为碳材料，例如，可以列举石墨化碳、其中(002)面的间距为0.37nm以上的非石墨化碳、或其中(002)面的间距为0.34nm以下的石墨。更具体地说，可以列举热解碳、焦炭、石墨、玻璃化碳纤维、有机高分子化合物烧成体(fired body)、碳纤维、活性炭、炭黑等。上述中，焦炭包括沥青焦、针状焦、石油焦等。有机高分子化合物烧成体是通过在适当的温度下对酚醛树脂、呋喃树脂等进行烧制并碳化而获得的。在碳材料中，由于锂的嵌入和脱嵌而引起的晶体结构的变化非常小。因此，通过与其它负极材料一起使用碳材料，可以获得高能量密度并且可以获得优异的循环特性。另外，碳材料还起导电剂的作用，因此优选使用碳材料。 
此外，作为能够嵌入和脱嵌锂的负极材料，例如，可以列举能够嵌入和脱嵌锂、并包含金属元素和类金属元素中的至少一种作为元素的材料。优选使用这样的负极材料，由于由此可以获得高能量 密度。这样的负极材料可以是金属元素或类金属元素的单质、合金、或化合物，或者可以至少部分具有其一相或多相。在本发明中，除了包括两种或多种金属元素的合金以外，合金还包括含有一种或多种金属元素以及一种或多种类金属元素的合金。而且，本发明中的合金可以包含非金属元素。其结构(texture)包括固溶体、共晶(低共熔混合物)、金属间化合物、以及其中其两种或多种共存的结构。 
作为构成负极材料的这样的金属元素或这样的类金属元素，例如，可以列举能够与锂形成合金的金属元素或类金属元素。特别地，可以列举镁(Mg)、硼(B)、铝、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)、铂(Pt)等。上述中，硅和锡中的至少一种是特别优选的。硅和锡具有高的嵌入和脱嵌锂的能力，并且可以提供高能量密度。 
作为包含硅和锡中的至少一种的负极材料，例如，可以列举硅的单质、合金、或化合物；锡的单质、合金、或化合物；或至少部分具有其一相或多相的材料。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。 
作为硅的合金，例如，可以列举包含选自由锡、镍、铜、铁、钴(Co)、锰(Mn)、锌、铟、银、钛(Ti)、锗、铋、锑(Sb)、以及铬(Cr)组成的组中的至少一种作为除了硅以外的第二元素的合金。作为锡的合金，例如，可以列举包含选自由硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑、以及铬组成的组中至少一种作为除了锡以外的第二元素的合金。 
作为硅的化合物或锡的化合物，例如，可以列举包含氧或碳的化合物。除了硅或锡以外，化合物可以包含上述的第二元素。 
尤其是，作为包含硅和锡中的至少一种的负极材料，例如，包含除了作为第一元素的锡以外的第二元素和第三元素的负极材料也是优选的。作为第二元素，使用选自由钴、铁、镁、钛、钒(V)、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌(Nb)、钼(Mo)、银、铟、铈(Ce)、铪、钽(Ta)、钨(W)、铋、以及硅组成的组中的至少一种。作为第三元素，使用选自由硼、碳、铝、以及磷组成的组中的至少一种。当包含第二元素和第三元素时，可以改善循环特性。 
特别地，作为负极材料，包含锡、钴、以及碳作为元素的含CoSnC材料是优选的，其中碳含量在9.9wt％～29.7wt％的范围内，而钴与锡和钴总和的比率(Co/(Sn+Co))在30wt％～70wt％的范围内。在这样的组成范围内，可以获得高能量密度，并且可以获得优异的循环特性。 
含CoSnC材料可以根据需要进一步包含其它元素。作为其它元素，例如，硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓、铋等是优选的。可以包含其中的两种或多种，由于由此可以进一步改善容量特性或循环特性。 
含CoSnC材料具有包含锡、钴、以及碳的相。这样的相优选具有低的结晶性结构或非晶态结构(无定形结构)。而且，在含CoSnC材料中，作为元素的碳的至少部分优选与作为其它元素的金属元素或类金属元素结合。可以认为循环特性的降低是由锡等的凝聚(cohesion)或结晶化引起的。在这点上，当碳与其它元素结合时，可以防止这样的凝聚或结晶化。 
作为用于检查元素的结合状态的测量方法，例如，可以列举X射线光电子能谱法(XPS)。在XPS中，在进行能量校正使得获得的金原子的4f轨道(Au4f)的峰值为84.0eV的装置中，在石墨的情况下，观测到碳的1s轨道(C1s)的峰值为284.5eV。在表面污 染碳的情况下，观测到峰值为284.8eV。同时，在碳元素的更高电荷密度的情况下，例如，当碳与金属元素或类金属元素结合时，观测到C1s的峰值在小于284.5eV的区域中。即，当观测到含CoSnC材料所获得的C1s的合成波(composite wave)的峰值在小于284.5eV的区域中时，则在含CoSnC材料中包含的至少部分碳与作为其它元素的金属元素或类金属元素进行了结合。 
在XPS中，例如，使用C1s的峰值用于校正光谱能轴(energyaxis of spectrum)。由于表面污染碳通常存在于表面上，所以表面污染碳的C1s峰值设定为284.8eV，其用作能量基准。在XPS中，获得作为包括表面污染碳的峰值和含CoSnC材料中碳的峰值形式的C1s的峰值波形。因此，例如，通过使用商购软件分析波形以分离表面污染碳的峰值和含CoSnC材料中碳的峰值。在波形的分析中，存在于最低束缚能量侧上的主峰值的位置设定为能量基准(284.8eV)。 
作为能够嵌入和脱嵌锂的负极材料，例如，可以列举能够嵌入和脱嵌锂的金属氧化物、高分子化合物等。作为金属氧化物，例如，可以列举氧化铁、氧化钌、氧化钼等。作为高分子化合物，例如，可以列举聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。 
不用说，可以使用上述能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的混合物。 
作为导电剂，例如，可以列举碳材料如石墨、炭黑、以及科琴黑(Ketjen black)。可以单独使用这样的碳材料，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。导电剂可以是金属材料、导电聚合物等，只要该材料具有导电性。 
作为粘结剂，例如，可以列举合成橡胶如丁苯橡胶、氟化橡胶、以及三元乙丙橡胶，或聚合物材料如聚偏二氟乙烯。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。然而，当正极21和负极22如图1所示螺旋卷绕时，优选使用柔软性的丁苯橡胶、柔软性的氟化橡胶等。 
在二次电池中，通过调整正极活性物质的量和负极活性物质的量，负极活性物质的充电容量变得大于正极活性物质的充电容量，以使甚至当完全充电时也没有在负极22上析出锂金属。 
隔膜23将正极21与负极22分开，并且使锂离子通过，同时防止由于两个电极的接触而引起的电流短路。隔膜23由例如由合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯、以及聚乙烯制成的多孔膜，或陶瓷多孔膜制成。隔膜23可以具有其中层叠有如上述多孔膜的两种或多种多孔膜的结构。特别地，聚烯烃多孔膜是优选的，因为聚烯烃多孔膜具有优异的用于防止短路的效果，并且可以通过断路效应(shutdown effect)有助于改善电池的安全性。尤其是，聚乙烯是优选的，因为在100℃～160℃的范围内可以获得断路效应，并且它们的电化学稳定性是优异的。聚丙烯也是优选的。此外，只要树脂具有化学稳定性，该树脂就可以通过与聚乙烯或聚丙烯共聚合或混合而使用。 
使作为液体电解质的上述电解液浸渍到隔膜23中。从而，可以获得优异的保存特性和优异的循环特性。 
例如可以如下来制造二次电池。 
首先，例如，通过在正极集电体21A的两个面上形成正极活性物质层21B而形成正极21。如下形成正极活性物质层21B。将正极活性物质粉末、导电剂、以及粘结剂进行混合以制备正极混合物， 将该正极混合物分散在溶剂中以获得糊状正极混合物浆料。然后，用该正极混合物浆料涂覆正极集电体21A，使其干燥，并且对产物(resultant)进行压制成型。而且，例如，根据类似于正极21的方法，通过在负极集电体22A的两个面上形成负极活性物质层22B而形成负极22。 
其次，通过焊接使正极引线25连接至正极集电体21A，而通过焊接使负极引线26连接至负极集电体22A。随后，将正极21和负极22与之间的隔膜23一起螺旋卷绕，从而形成螺旋卷绕电极体20。将正极引线25的末端焊接至安全阀机构15，而将负极引线26的末端焊接至电池壳11。之后，将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并容纳在电池壳11内。接着，将电解液注入到电池壳11中，并浸渍到隔膜23中。最后，在电池壳11的开口端，通过用垫圈17嵌塞而固定电池盖14、安全阀机构15、以及PTC装置16。从而完成了图1和图2所示的二次电池。 
在二次电池中，例如，当充电时，锂离子从正极21中脱嵌，并穿过电解液嵌入到负极22中。同时，例如，当放电时，锂离子从负极22中脱嵌，并穿过电解液嵌入到正极21中。 
根据二次电池，在负极22的容量表示为基于锂的嵌入和脱嵌的容量分量的情况下，电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物。从而，可以抑制电解液的分解反应。因此，可以改善保存特性和循环特性。 
接着，将给出第二电池和第三电池的描述。对于与第一电池中的那些所共有的要素，将相同的参考标号附于其上，并且将省略其描述。 
第二电池 
第二电池具有的结构、作用、以及效果类似于第一电池，不同之处在于：负极22具有不同的结构，并且可以通过类似于第一电池的方法进行制造。 
负极22具有一种结构，其中以与第一电池中相同的方式将负极活性物质层22B设置在负极集电体22A的两个面上。负极活性物质层22B包含例如含有硅或锡作为元素的负极活性物质。特别地，例如，负极活性物质层22B包含硅的单质、合金、或化合物，或者锡的单质、合金、或化合物。负极活性物质层22B可以包含其中的两种或多种。 
负极活性物质层22B通过使用例如气相沉积法、液相沉积法、喷涂法、烧成法(firing method)、或这些方法中的两种或多种而形成。负极活性物质层22B与负极集电体22A优选至少在其界面部分被合金化。特别地，优选在其界面上，负极集电体22A的元素扩散进负极活性物质层22B中，或负极活性物质层22B的元素扩散进负极集电体22A中，或者两者的元素彼此扩散其中。从而，可以防止由于随着充电和放电引起的负极活性物质层22B的膨胀和收缩的解构(deconstruction)，并且可以改善负极活性物质层22B和负极集电体22A之间的电子传导性。 
作为气相沉积法，例如，可以列举物理沉积法或化学沉积法。特别地，可以列举真空沉积法、溅射法、离子镀法、激光消融法、热CVD(化学气相沉积)法、等离子体CVD法等。作为液相沉积法，可以使用如电镀和无电电镀(electroless plating)的已知技术。烧成法是例如一种这样的方法，其中将颗粒状负极活性物质、粘结剂等进行混合并分散在溶剂中，然后用混合物涂覆负极集电体22A，并且将产物在高于粘结剂等熔点的温度下进行热处理。对于烧成 法，可以列举已知的技术，例如，空气烧成法(atmosphere firingmethod)、反应烧成法、以及热压烧成法。 
第三电池 
第三电池是其中负极22的容量表示为基于锂的析出和溶解的容量分量的锂金属二次电池。该二次电池具有的结构类似于第一电池，不同之处在于：负极活性物质层22B由锂金属制成，并且以与第一电池相同的方式进行制造。 
在该二次电池中，使用锂金属作为负极活性物质。从而，可以获得高能量密度。负极活性物质层22B可以以组合(assembling)形式存在。另外，负极活性物质层22B可以不以组合形式存在，并且由充电时析出的锂金属制成。另外，通过使用负极活性物质层22B作为集电体，可以省略负极集电体22A。 
在该二次电池中，例如，当充电时，锂离子从正极21中脱嵌，并穿过电解液在负极集电体22A的表面上作为锂金属析出。同时，例如，当放电时，锂金属从负极活性物质层22B中作为锂离子溶出(elute)，并且锂离子穿过电解液嵌入到正极21中。 
根据该二次电池，在负极22的容量表示为基于锂的析出和溶解的容量分量的情况下，电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物。因此，可以改善保存特性和循环特性。 
第四电池 
图3示出了第四电池的分解透视结构。在该电池中，将其上连接有正极引线31和负极引线32的螺旋卷绕电极体30容纳在膜包装件40内。电池结构是所谓的层压型二次电池。 
正极引线31和负极引线32例如分别从包装件40的里面至外面以相同的方向引出。正极引线31由例如金属材料如铝制成。负极引线32由例如金属材料如铜、镍、以及不锈钢制成。构成正极引线31和负极引线32的各自的金属材料以薄板状或网目状(mesh)的形式。 
包装件40由矩形铝层压膜制成，其中，例如可以将尼龙膜、铝箔、以及聚乙烯膜以该次序粘结在一起。包装件40例如被设置成使得聚乙烯膜和螺旋卷绕电极体30相对，并且各自的外缘部(outer edge)通过熔合(熔融粘结，fusion bonding)或粘合剂彼此连接。将用于防止外部空气进入的粘附膜(adhesive film)41***到包装件40和正极引线31、负极引线32之间。粘附膜41由对正极引线31和负极引线32具有接触特性的材料制成，并且例如，由聚烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、以及改性聚丙烯制成。 
包装件40可以由具有其它结构的层压膜、聚合物膜如聚丙烯膜、或金属膜代替上述三层铝层压膜制成。 
图4示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体30的线IV-IV截取的截面结构。在螺旋卷绕电极体30中，正极33和负极34与之间的隔膜35和电解质36一起层叠，然后螺旋卷绕。其最外周部(outermost periphery)由保护带37保护。 
正极33具有一种结构，其中正极活性物质层33B设置在正极集电体33A的两个面上。负极34具有一种结构，其中负极活性物质层34B设置在负极集电体34A的两个面上。进行配置(arrangement)使得负极活性物质层34B与正极活性物质层33B相对。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A、负极活性物质层34B、以及隔膜35的结构类似于上述第一电池和第 二电池的正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A、负极活性物质层22B、以及隔膜23。 
电解质36是所谓的含有上述电解液和保持电解液的高分子化合物的胶状物质。凝胶电解质是优选的，由于可以获得高离子传导率(例如，在室温下为1mS/cm以上)，并且可以防止电池的液体泄漏(漏液，liquid leakage)。 
作为高分子化合物，例如，可以列举聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、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、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。可以单独使用这些高分子化合物中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。尤其是，根据电化学稳定性，优选使用聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷等。电解液中高分子化合物的添加量根据其相容性进行变化，并且例如优选在5wt％～50wt％的范围内。 
电解质盐的含量类似于第一电池至第三电池。然而，在这种情况下，溶剂是指很宽的概念，不仅包括液体溶剂而且包括能够离解电解质盐的具有离子传导性的溶剂。因此，当使用具有离子传导性的高分子化合物时，高分子化合物也包括在溶剂中。 
作为电解质36，代替其中电解液由高分子化合物保持的电解质，可以直接使用电解液。在这种情况下，电解液浸渍到隔膜35中。 
例如可以如下来制造二次电池。 
首先，制备包含电解液、高分子化合物、以及混合溶剂的前体溶液。然后，用该前体溶液分别涂覆正极33和负极34。之后，使混合溶剂挥发以形成电解质36。随后，将正极引线31连接至正极集电体33A，而将负极引线32连接至负极集电体34A。接着，将形成有电解质36的正极33和负极34与之间的隔膜35一起层叠以获得叠层(lamination)。之后，将叠层在纵向方向(长度方向)上螺旋卷绕，将保护带37粘附至其最外周部以形成螺旋卷绕电极体30。接着，例如，将螺旋卷绕电极体30夹在包装件40之间，并且通过热熔合(热熔融粘结，thermal fusion bonding)等连接(接触，contact)包装件40的外缘部，以封入螺旋卷绕电极体30。此时，将粘附膜41***到正极引线31/负极引线32和包装件40之间。从而，完成了图3和图4所示的二次电池。 
另外，可以如下来制造二次电池。首先，将正极引线31和负极引线32分别连接到正极33和负极34上。之后，将正极33和负极34与之间的隔膜35一起层叠并螺旋卷绕。将保护带37粘附至其最外周部，并且形成作为螺旋卷绕电极体30的前体的螺旋卷绕体。随后，将螺旋卷绕体夹在包装件40之间，将除了一边外的外周缘部(peripheral edge)通过热熔合等进行连接以获得袋形状态(袋状，pouched state)，并且将螺旋卷绕体容纳在袋状包装件40内。接着，制备含有电解液、作为用于高分子化合物原料的单体、聚合引发剂、以及其它的材料如聚合抑制剂(如果有必要)的用于电解质的组成物质，将其注入到袋状包装件40内。之后，将包装件40的开口通过例如热熔合等密闭地进行密封。最后，使单体热聚合以获得高分子化合物。从而，形成凝胶电解质36。因此，完成了图3和图4所示的二次电池。 
二次电池的作用和效果类似于上述第一或第二二次电池的那些作用和效果。 
实例 
将详细地描述本发明的具体实例。 
首先，借助于人造石墨作为负极活性物质，制造图3和图4所示的层压膜二次电池。制造作为锂离子二次电池的二次电池，其中负极34的容量表示为基于锂的嵌入和脱嵌的容量分量。 
实例1-1至1-4 
首先，形成正极33。即，将碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)以0.5∶1的摩尔比进行混合。之后，将混合物在空气中在900℃下烧制5小时。从而，获得锂钴复合氧化物(LiCoO2)。接着，将91重量份的作为正极活性物质的锂钴复合氧化物、6重量份的作为导电剂的石墨、以及3重量份的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯进行混合以获得正极混合物。之后，将该正极混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中以获得浆状(糊状，paste)正极混合物浆料。最后，用该正极混合物浆料对由带形铝箔(12μm厚)制成的正极集电体33A的两个面均匀地进行涂覆，使其干燥。之后，通过辊压机对产物进行压制成型以形成正极活性物质层33B。之后，将由铝制成的正极引线31焊接至正极集电体33A的一端。 
随后，形成负极34。即，将90重量份的作为负极活性物质的人造石墨粉末和10重量份的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯进行混合以获得负极混合物。之后，将该混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中以获得浆状负极混合物浆料。用该负极混合物浆料对由带形铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A的两个面均匀地进行涂覆，使其干燥。之后，通过辊压机对产物进行压制成型以形成负极活性物质层34B。之后，将由镍制成的负极引线32焊接至负极集电体34A的一端。 
其次，将正极33、由微孔聚丙烯膜(25μm厚)制成的隔膜35、以及负极34以该次序进行层叠。之后，将所得的叠层在纵向方向上螺旋卷绕多次，通过由粘合带制成的保护带37对螺旋卷绕体的端部进行固定，从而，形成作为螺旋卷绕电极体30的前体的螺旋卷绕体。接着，将螺旋卷绕体***到由具有三层结构的层压膜(总厚度：100μm)制成的包装件40之间，在该三层结构中，从外部层叠尼龙(30μm厚)、铝(40μm厚)、以及无延伸聚丙烯(non-stretched polypropylene)(30μm厚)。之后，将除了包装件40的一侧边缘以外的外缘部彼此进行热熔合。从而，将螺旋卷绕体容纳在袋形状态的包装件40内。接着，通过包装件40的开口注入电解液，使作为电解质36的电解液浸渍到隔膜35中，从而形成螺旋卷绕电极体30。 
对于电解液，可以使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、和作为化学式1所示的砜化合物的化学式2(1)所示的砜化合物的混合物作为溶剂；并且使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为电解质盐。EC和DEC的混合比以重量比为EC∶DEC＝30∶70。电解液中砜化合物的含量为0.01wt％(实例1-1)、1wt％(实例1-2)、3wt％(实例1-3)、或5wt％(实例1-4)。电解液中六氟磷酸锂的浓度为1mol/kg。 
最后，在真空气氛下对包装件40的开口进行热熔合和密封。从而，完成了层压膜型二次电池。 
实例1-5至实例1-12 
以与实例1-2相同的方式实施步骤，只是作为化学式1所示的砜化合物，使用了化学式2(2)所示的砜化合物(实例1-5)、化学式2(3)所示的砜化合物(实例1-6)、化学式2(4)所示的砜化合物(实例1-7)、化学式2(5)所示的砜化合物(实例1-8)、化学式2(6)所示 的砜化合物(实例1-9)、化学式3(1)所示的砜化合物(实例1-10)、化学式3(2)所示的砜化合物(实例1-11)、或化学式3(3)所示的砜化合物(实例1-12)代替化学式2(1)所示的砜化合物。 
实例1-13至1-19 
以与实例1-2相同的方式实施步骤，只是作为溶剂，进一步加入碳酸亚乙烯酯(VC：实例1-13)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC：实例1-14)、4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮(FEC：实例1-15)、4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮(DFEC：实例1-16)、丙烯磺内酯(PRS：实例1-17)、琥珀酐(SCAH：实例1-18)、或磺基苯甲酸酐(SBAH：实例1-19)。电解液中VC等的含量为1wt％。 
比较例1-1 
以与实例1-1至1-4相同的方式实施步骤，只不过溶剂中不包含化学式2(1)所示的砜化合物。 
比较例1-2至1-5 
以与实例1-13、1-15、1-16以及1-19相同的方式实施步骤，只是溶剂中不包含化学式2(1)所示的砜化合物。 
当检查实例1-1至1-19和比较例1-1至1-5的二次电池的保存特性和循环特性时，获得了表1和表2所示的结果。 
在检查保存特性中，通过以下步骤保存二次电池，从而计算放电容量保持率。首先，在23℃的气氛中，实施充电和放电2次循环，从而测量第二次循环的放电容量(保存前的放电容量)。接着，再将二次电池以充电状态在60℃的恒温浴(槽，bath)中保存10天。之后，在23℃的气氛中实施放电，从而测量第三次循环的放电容量 (保存后的放电容量)。最后，计算放电容量保持率(％)＝(保存后的放电容量/保存前的放电容量)×100。1次循环的充电和放电条件如下。即，在0.2C的充电电流下实施恒流和恒压充电直到上限电压为4.2V后，在0.2C的放电电流下实施恒流放电直到最终电压为2.5V。“0.2C”是指其中在5小时内完全放掉理论容量的电流值。 
在检查循环特性中，通过以下步骤对二次电池重复进行充电和放电，从而获得放电容量保持率。首先，在23℃的气氛中，实施充电和放电2次循环，从而测量第二次循环的放电容量。接着，在45℃的恒温浴中对二次电池进行充电和放电50次循环，从而测量第50次循环的放电容量。最后，计算放电容量保持率(％)＝(45℃下第50次循环的放电容量/23℃下第2次循环的放电容量)×100。1次循环的充电和放电条件类似于检查保存特性的情况。 
在检查上述保存特性和上述循环特性中的上述步骤、条件等类似地应用于评价以下实例和比较例的相同特性。 
表1 
负极活性物质：人造石墨 
Figure 2007101959580A00800391
表2 
负极活性物质：人造石墨 
Figure 2007101959580A00800401
如表1所示，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例1-1至1-4中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例1-1。在实例1-1至1-4中获得上述结果的情况下，砜化合物的含量的下限和上限分别为0.01wt％和5wt％。而且，在其中溶剂包含化学式2(2)～2(6)或化学式3所示的砜化合物的实例1-5至1-12中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(2)～2(6)或化学式3所示的砜化合物的比较例1-1。结果，可以证实，在其中负极活性物质包含人造石墨的二次电池中，当电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物时，可以改善保存特性和循环特性。还可以证实，在这种情况下，电解液中化学式1所示的砜化合物的含量优选在0.01wt％～5wt％的范围内。 
而且，如表1和表2所示，在其中溶剂包含VC、VEC、FEC、DFEC、PRS、SCAH、或SBAH的实例1-13至1-19中，保存特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含VC、VEC、FEC、DFEC、PRS、SCAH、或SBAH的实例1-2，并且循环特性的放电容量保持率几乎等于或大于实例1-2。不用说，在当溶剂包含VC、FEC、DFEC、或SBAH的情况下，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例1-13、1-15、1-16、以及1-19中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例1-2至1-5。因此，可以证实，在其中电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物的二次电池中，当溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯、化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯、磺内酯、或酸酐时，可以获得更高的效果。对溶剂包含化学式4所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯情况的实例没有披露在本文中。然而，在抑制电解液的分解方面，化学式4所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯具有的性质类似于化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯。因此，很明显在使用化学式4所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯的情况下，也可以获得上述效果。 
在这种情况下，尤其是，当根据全部加入的溶剂的种类在保存特性和循环特性的各自的放电容量保持率之间进行比较时，可以获得以下结果。即，对于具有不饱和键的环状碳酸酯，在包含VC的实例1-13中的放电容量保持率高于包含VEC的实例1-14。对于化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯，在包含DFEC的实例1-16中的放电容量保持率高于包含FEC的实例1-15。对于酸酐，在包含SBAH的实例1-19中的放电容量保持率高于包含SCAH的实例1-18。因此，可以证实，作为具有不饱和键的环状碳酸酯，包含VC比包含VEC更优选，作为化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯，包含DFEC比包含FEC更优选，而作为酸酐，包含SBAH比包含SCAH更优选。 
用于比较例1-5的SBAH是类似于化学式1所示的砜化合物的具有磺酰基基团和羰基基团的化合物。在这种情况下，在其中溶剂包含SBAH的比较例1-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含SBAH的比较例1-1。因此，SBAH可能具有很大程度改善保存特性和循环特性的功能。然而，在其中溶剂包含SBAH的比较例1-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率低于其中溶剂包含化学式1所示的砜化合物的实例1-2。该结果表明，尽管SBAH具有改善保存特性和循环特性的功能，但其效果劣于化学式1所示的砜化合物的效果。因此，可以证实，为了通过使溶剂包含具有磺酰基基团和羰基基团的化合物来改善保存特性和循环特性，化学式1所示的砜化合物比SBAH更优选。 
实例2-1至2-4 
以与实例1-2相同的方式实施步骤，只是作为电解质盐，进一步加入四氟硼酸锂(LiBF4：实例2-1)、化学式11(6)所示的二[草酸-O，O′]硼酸锂(实例2-2)、化学式12(2)所示的[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂(实例2-3)、或化学式16(2)所示的1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂(实例2-4)。电解液中六氟磷酸锂的浓度为0.9mol/kg，并且电解液中四氟硼酸锂等的浓度为0.1mol/kg。 
实例2-5 
以与实例1-2相同的方式实施步骤，只是作为电解质盐，进一步加入化学式11(6)所示的二[草酸-O，O′]硼酸锂和化学式16(2)所示的1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂。电解液中六氟磷酸锂的浓度为0.8mol/kg，并且二[草酸-O，O′]硼酸锂和1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂的浓度分别为0.1mol/kg。 
比较例2 
以与实例2-2相同的方式实施步骤，只是在溶剂中不包含化学式2(1)所示的砜化合物。 
对于实例2-1至实例2-5以及比较例2的二次电池，检查了保存特性和循环特性。获得了表3所示的结果。表3还示出了实例1-2和比较例1-1的各自的特性。 
表3 
负极活性物质：人造石墨 
Figure 2007101959580A00800431
如表3所示，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物，并且电解质盐包含四氟硼酸锂、二[草酸-O，O′]硼酸锂、[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、或1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂的实例2-1至2-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物，并且电解质盐不包含四氟 硼酸锂、二[草酸-O，O′]硼酸锂、[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、或1，3-全氟丙烷二磺酰基酰亚胺锂的比较例1-1。在实例2-1至2-5中，保存特性的放电容量保持率高于其中电解质盐不包含上述四氟硼酸锂等的实例1-2，并且循环特性的放电容量保持率几乎等于或大于实例1-2。不用说，在电解质盐包含二[草酸-O，O′]硼酸锂的情况下，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例2-2中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例2。因此，可以证实，在其中电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物的二次电池中，当电解质盐与六氟磷酸锂一起包含其它电解质盐时，可以更大地改善保存特性和循环特性。 
在这种情况下，尤其是，把注意力集中到加入的电解质盐的种类数上，在其中加入两种其它电解质盐的实例2-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中加入一种其它电解质盐的实例2-1至2-4。因此，可以证实，优选加入两种或更多种其它电解质盐，以便更大地改善保存特性和循环特性。 
接着，通过使用硅作为负极活性物质，制造了图3和图4所示的层压膜型二次电池。制造了二次电池，作为其中负极34的容量表示为基于锂嵌入和脱嵌的容量分量的锂离子二次电池。 
实例3-1至3-19 
以与实例1-1至1-19相同的方式实施步骤，只是用于形成负极34的方法不同于实例1-1至1-19。当形成负极34时，通过电子束蒸发法将由硅制成的负极活性物质层34B形成在由铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A上。 
比较例3-1至3-5 
以与比较例1-1至1-5相同的方式实施步骤，只是负极34通过类似于实例3-1至3-19的方法来形成。 
对于实例3-1至3-19以及比较例3-1至3-5的二次电池，检查了保存特性和循环特性。获得了表4和表5所示的结果。 
表4 
负极活性物质：硅 
Figure 2007101959580A00800451
表5 
负极活性物质：硅 
Figure 2007101959580A00800461
如表4和表5所示，当使用硅作为负极活性物质时，获得的结果几乎类似于在使用人造石墨的情况下表1和表2所示的结果。 
即，如表4所示，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例3-1至3-4中，当化学式2(1)所示的砜化合物的含量的下限和上限分别为0.01wt％和5wt％时，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例3-1。在其中溶剂包含化学式2(2)至2(6)或化学式3所示的砜化合物的实例3-5至3-12中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(2)至2(6)或化学式3所示的砜化合物的比较例3-1。因此，可以证实，在其中负极活性物质包含硅的二次电池中，当电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物时，可以改 善保存特性和循环特性。此外，可以证实，在其中负极活性物质包含硅的二次电池中，电解液中化学式1所示的砜化合物的含量优选在0.01wt％～5wt％的范围内。 
而且，如表4和表5所示，在其中溶剂包含VC等的实例3-13至3-19中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含VC等的实例3-2。不用说，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例3-13至3-19中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例3-1。而且，当溶剂包含VC等时，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例3-13、3-15、3-16、以及3-19中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例3-2至3-5。因此，可以证实，在其中电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物的二次电池中，当溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯、化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯、磺内酯、或酸酐时，可以获得更高的效果。 
在这种情况下，尤其是，对于具有不饱和键的环状碳酸酯，包含VC的实例3-13中的保存特性和循环特性的放电容量保持率高于包含VEC的实例3-14。对于化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯，包含DFEC的实例3-16的保存特性和循环特性的放电容量保持率高于包含FEC的实例3-15。对于酸酐，包含SBAH的实例3-19的保存特性和循环特性的放电容量保持率高于包含SCAH的实例3-18。因此，可以证实，为了改善保存特性和循环特性，作为具有不饱和键的环状碳酸酯，VC比VEC更优选，作为化学式5所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯，DFEC比FEC更优选，并且作为酸酐，SBAH比SCAH更优选。 
在其中溶剂包含化学式1所示的砜化合物的实例3-2中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂包含SBAH的比 较例3-5。因此，可以证实，为了通过使溶剂包含具有磺酰基基团和羰基基团的化合物来改善保存特性和循环特性，化学式1所示的砜化合物比SBAH更优选。 
实例4-1至4-5 
以与实例2-1至2-5相同的方式实施步骤，只是负极34通过类似于实例3-1至3-19的方法来形成。 
比较例4 
以与实例4-2相同的方式实施步骤，只是负极34通过类似于实例3-1至3-19的方法来形成，并且溶剂中不包含化学式2(1)所示的砜化合物。 
对于实例4-1至4-5以及比较例4的二次电池，检查了保存特性和循环特性。获得了表6所示的结果。表6还示出了实例3-2和比较例3-1的各自的特性。 
表6 
负极活性物质：硅 
如表6所示，当使用硅作为负极活性物质时，获得的结果几乎类似于在使用人造石墨的情况下表2所示的结果。 
即，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物并且电解质盐包含四氟硼酸锂等的实例4-1至4-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物并且电解质盐不包含四氟硼酸锂等的比较例3-1。在实例4-1至4-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中电解质盐不包含上述四氟硼酸锂等的实例3-2。不用说，当电解质盐包含二[草酸-O，O′]硼酸锂时，在其中溶剂包含化学式2(1)所示的砜化合物的实例4-2中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中溶剂不包含化学式2(1)所示的砜化合物的比较例4。因此，可以证实，在其中电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物的二次电池中， 当电解质盐与六氟磷酸锂一起包含其它电解质盐时，可以更大地改善保存特性和循环特性。 
在这种情况下，尤其是，在其中加入两种其它电解质盐的实例4-5中，保存特性和循环特性的放电容量保持率高于其中加入一种其它电解质盐的实例4-1至4-4。因此，可以证实，优选加入两种或更多种其它电解质盐，以便更大地改善保存特性和循环特性。 
如由上述表1至表4的结果所证明的，可以证实，当电解液中的溶剂包含化学式1所示的砜化合物时，无论用作负极活性物质的材料是什么，都可以改善保存特性和循环特性。尤其是，可以发现，当使用提供高能量密度的硅作为负极活性物质时，可以获得更高的效果，由于由此可以改善保存特性和循环特性的放电容量保持率的增加率(increase rate)。其原因可能如下。当使用提供高能量密度的硅等作为负极活性物质时，负极34中电解液的分解反应比在使用碳材料的情况下更易于发生。因此，在这种情况下，当溶剂包含化学式1所示的砜化合物时，可以显著表明(发挥)电解液的分解抑制效果。 
已经参照实施例和实例对本发明进行了描述。然而，本发明并不限于上述实施例和上述实例中描述的方面，并且可以进行各种更改。例如，本发明电解液的使用用途并不限于电池，而是可以包括除了电池之外的其它电化学装置。作为其它用途，例如，可以列举电容器等。 
在上述实施例和上述实例中，已经给出了使用电解液或者使用其中电解液由高分子化合物保持的凝胶电解质作为本发明电池的电解质的情况的描述。然而，可以使用其它类型的电解质。作为其它电解质，例如，可以列举离子导电性(离子传导性)无机化合物如离子导电性陶瓷、离子导电性玻璃、和离子晶体与电解液的混合 物，其它无机化合物与电解液的混合物，上述无机化合物和凝胶电解质的混合物等。 
在上述实施例和上述实例中，已经给出了其中负极容量表示为基于锂的嵌入和脱嵌的容量分量的锂离子二次电池，或者其中使用锂金属作为负极活性物质且负极容量表示为基于锂的析出和溶解的容量分量的锂金属二次电池作为本发明的电池的描述。然而，本发明的电池并不限于此。本发明的电池可以类似地应用于这样的二次电池，即，其中通过将能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的充电容量设置为比正极的充电容量更小的值，使负极容量包括基于锂的嵌入和脱嵌的容量分量以及基于锂的析出和溶解的容量分量，并且负极容量表示为这些容量分量的总和。 
而且，在上述实施例和上述实例中，已经给出了使用锂作为电极反应物的情况的描述。然而，作为电极反应物，可以使用其它1A族元素如钠(Na)和钾(K)、2A族元素如镁和钙(Ca)、或其它轻金属如铝。在这种情况下，同样可以使用上述实施例中描述的负极材料作为负极活性物质。 
而且，在上述实施例或上述实例中，已经根据作为本发明电池的电池结构的圆柱型或层压膜型二次电池的具体实例给出了描述。然而，本发明的电池可以类似地应用于具有其它结构的二次电池如硬币型电池、纽扣型电池、以及方型电池，或具有其它结构如层压结构的二次电池。而且，本发明的电池可以应用于除了二次电池之外的其它电池如一次电池。 
而且，在上述实施例和上述实例中，关于本发明的电解液中化学式1所示的砜化合物的含量，已经对从实例的结果中获得的其适当范围进行了描述。然而，这样的描述并没有完全排除含量可以超出上述范围的可能性。即，上述适当范围是用于获得本发明效果的 特别优选的范围。因此，只要可以获得本发明的效果，含量在某种程度上可以超出上述范围。 
本领域的普通技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素进行各种变更、组合、子组合、以及改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。 

Claims (27)

1.一种电解液，包含：
溶剂，所述溶剂包含以下化学式1所示的砜化合物；以及
电解质盐，
化学式1
Figure FSB00000135607300011
R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；
R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73；R3是由碳(C)和选自由氢(H)、氧(O)、和卤素组成的组中的元素构成的二价基团；R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的卤代烷基基团；R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团；R4、R6、R5以及R7可以相同或不同，
其中，所述砜化合物的含量在0.01wt％～5wt％的范围内。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，R1代表氟(F)、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是氟(F)、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73；R3是由碳(C)和氟(F)构成的二价基团。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述砜化合物是化学式1-1所示的化合物(1)、(3)和(6)以及化学式1-2所示的化合物(1)和(3)所示的化合物中的至少一种：
化学式1-1
Figure FSB00000135607300021
化学式1-2
Figure FSB00000135607300022
4.根据权利要求1所述的电解液，其中，R1代表-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。
5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯。
6.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含选自由以下化学式2所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯和以下化学式3所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种：
化学式2
Figure FSB00000135607300031
R11～R16代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团；R11～R16可以相同或不同；然而，R11～R16中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团，
化学式3
Figure FSB00000135607300032
R21～R24代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团；R21～R24可以相同或不同；然而，R21～R24中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团。
7.根据权利要求6所述的电解液，其中，所述具有卤素作为元素的环状碳酸酯包括4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮和4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含磺内酯。
9.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含酸酐。
10.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解质盐包含选自由以下化学式4、化学式5、以及化学式6所示的化合物组成的组中的至少一种：
化学式4
Figure FSB00000135607300041
X31代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素或者铝(Al)；M31代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；R31代表卤素基团；Y31代表-OC-R32-CO-、-OC-CR332-、或-OC-CO-；R32代表亚烷基基团、卤代亚烷基基团、亚芳基基团、或卤代亚芳基基团；R33代表烷基基团、卤代烷基基团、芳基基团、或卤代芳基基团，并且可以相同或不同；a3代表1～4的整数；b3代表0或者2或4的整数；c3、d3、m3、以及n3代表1～3的整数，
化学式5
Figure FSB00000135607300042
X41代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M41代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Y41代表-OC-(CR412)b4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CR432-、-R432C-(CR422)c4-SO2-、-O2S-(CR422)d4-SO2-、或-OC-(CR422)d4-SO2-；R41和R43代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团；R41和R43可以各自相同或不同；R41和R43中的至少一个各自是卤素基团或卤代烷基基团；R42代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同；a4、e4、以及n4代表1或2的整数；b4和d4代表1～4的整数；c4代表0或者1～4的整数；f4和m4代表1～3的整数，
化学式6
X51代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M51代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Rf代表具有碳数在1～10范围内的氟化烷基基团或具有碳数在1～10范围内的氟化芳基基团；Y51代表-OC-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CR522-、-R522C-(CR512)d5-SO2-、-O2S-(CR512)e5-SO2-、或-OC-(CR512)e5-SO2-；R51代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同；R52代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，可以相同或不同，但是其至少一个是卤素基团或卤代烷基基团；a5、f5、以及n5代表1或2的整数；b5、c5、以及e5代表1～4的整数；d5代表0或者1～4的整数；g5和m5代表1～3的整数。
11.根据权利要求10所述的电解液，其中：
所述化学式4所示的化合物包括选自由以下化学式7(1)中的二氟[草酸-O，O′]硼酸锂、化学式7(2)中的二氟二[草酸-O，O′]磷酸锂、化学式7(3)中的二氟[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式7(4)中的二[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式7(5)中的四氟[草酸-O，O′]磷酸锂、以及化学式7(6)中的二[草酸-O，O′]硼酸锂组成的组中的至少一种；
所述化学式5所示的化合物包括选自由以下化学式8(1)中的(2，2-二氟丙二酸草酸)硼酸锂、化学式8(2)中的[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、化学式8(3)中的(3，3，3-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式8(4)中的(2-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式8(5)中的(4，4，4-三氟-3-三氟甲基丁酸草酸)硼酸锂、化学式8(6)中的(全氟频哪醇草酸)硼酸锂、化学式8(7)中的(4，4，4-三氟-3-甲基丁酸草酸)硼酸锂、以及化学式8(8)中的(4，4，4-三氟丁酸草酸)硼酸锂组成的组中的至少一种；以及
所述化学式6所示的化合物包括以下化学式8(9)中的氟代三氟甲基[草酸-O，O′]硼酸锂，
化学式7
Figure FSB00000135607300061
化学式8
Figure FSB00000135607300071
12.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解质盐包含选自由六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，高氯酸锂，六氟砷酸锂，以及以下化学式9、化学式10、和化学式11所示的化合物组成的组中的至少一种：
化学式9
LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2)
m和n代表1以上的整数，m和n可以相同或不同；
化学式10
Figure FSB00000135607300081
R61代表具有碳数在2～4范围内的直链或支链的全氟亚烷基；
化学式11
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)
p、q、以及r代表1以上的整数，p、q、以及r可以相同或不同。
13.一种电池，包括：
正极；
负极；以及
电解液，
其中，所述电解液包含含以下化学式12所示的砜化合物的溶剂和电解质盐，并且在所述电解液中所述砜化合物的含量在0.01wt％～5wt％的范围内，
化学式12
Figure FSB00000135607300082
R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73；R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素构成的二价基团；R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的卤代烷基基团；R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团；R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。
14.根据权利要求13所述的电池，其中，R1代表氟(F)、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是氟(F)、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73；R3是由碳(C)和氟(F)构成的二价基团。
15.根据权利要求13所述的电池，其中，所述砜化合物是化学式12-1所示的化合物(1)、(3)和(6)以及化学式12-2所示的化合物(1)和(3)所示的化合物中的至少一种：
化学式12-1
化学式12-2
Figure FSB00000135607300092
16.根据权利要求13所述的电池，其中，R1代表-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。
17.根据权利要求13所述的电池，其中，所述溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯。
18.根据权利要求13所述的电池，其中，所述溶剂包含选自由以下化学式13所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯和以下化学式14所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种：
化学式13
R11～R16代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团；R11～R16可以相同或不同；然而，R11～R16中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团，
化学式14
Figure FSB00000135607300103
R21～R24代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或卤代烷基基团；R21～R24可以相同或不同；然而，R21～R24中的至少一个为卤素基团或卤代烷基基团。
19.根据权利要求18所述的电池，其中，所述具有卤素作为元素的环状碳酸酯包括4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮和4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮中的至少一种。
20.根据权利要求13所述的电池，其中，所述溶剂包含磺内酯。
21.根据权利要求13所述的电池，其中，所述溶剂包含酸酐。
22.根据权利要求13所述的电池，其中，所述电解质盐包含选自由以下化学式15、化学式16、以及化学式17所示的化合物组成的组中的至少一种：
化学式15
Figure FSB00000135607300111
X31代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素或者铝(Al)；M31代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；R31代表卤素基团；Y31代表-OC-R32-CO-、-OC-CR332-、或-OC-CO-；R32代表亚烷基基团、卤代亚烷基基团、亚芳基基团、或卤代亚芳基基团；R33代表烷基基团、卤代烷基基团、芳基基团、或卤代芳基基团，并且可以相同或不同；a3代表1～4的整数；b3代表0或者2或4的整数；c3、d3、m3、以及n3代表1～3的整数，
化学式16
Figure FSB00000135607300121
X41代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M41代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Y41代表-OC-(CR412)b4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CR432-、-R432C-(CR422)c4-SO2-、-O2S-(CR422)d4-SO2-、或-OC-(CR422)d4-SO2-；R41和R43代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团；R41和R43可以各自相同或不同；R41和R43中的至少一个各自是卤素基团或卤代烷基基团；R42代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同；a4、e4、以及n4代表1或2的整数；b4和d4代表1～4的整数；c4代表0或者1～4的整数；f4和m4代表1～3的整数，
化学式17
Figure FSB00000135607300122
X51代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M51代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Rf代表具有碳数在1～10范围内的氟化烷基基团或具有碳数在1～10范围内的氟化芳基基团；Y51代表-OC-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CR522-、-R522C-(CR512)d5-SO2-、-O2S-(CR512)e5-SO2-、或-OC-(CR512)e5-SO2-；R51代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，并且可以相同或不同；R52代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或卤代烷基基团，可以相同或不同，但是其至少一个是卤素基团或卤代烷基基团；a5、f5、以及n5代表1或2的整数；b5、c5、以及e5代表1～4的整数；d5代表0或者1～4的整数；g5和m5代表1～3的整数。
23.根据权利要求22所述的电池，其中：
所述化学式15所示的化合物包括选自由以下化学式18(1)中的二氟[草酸-O，O′]硼酸锂、化学式18(2)中的二氟二[草酸-O，O′]磷酸锂、化学式18(3)中的二氟[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式18(4)中的二[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式18(5)中的四氟[草酸-O，O′]磷酸锂、以及化学式18(6)中的二[草酸-O，O′]硼酸锂组成的组中的至少一种；
所述化学式16所示的化合物包括选自由以下化学式19(1)中的(2，2-二氟丙二酸草酸)硼酸锂、化学式19(2)中的[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、化学式19(3)中的(3，3，3-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式19(4)中的(2-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式19(5)中的(4，4，4-三氟-3-三氟甲基丁酸草酸)硼酸锂、化学式19(6)中的(全氟频哪醇草酸)硼酸锂、化学式19(7)中的(4，4，4-三氟-3-甲基丁酸草酸)硼酸锂、以及化学式19(8)中的(4，4，4-三氟丁酸草酸)硼酸锂组成的组中的至少一种；以及
所述化学式17所示的化合物包括以下化学式19(9)中的氟代三氟甲基[草酸-O，O′]硼酸锂，
化学式18
Figure FSB00000135607300141
化学式19
Figure FSB00000135607300142
24.根据权利要求13所述的电池，其中，所述电解质盐包含选自由六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，高氯酸锂，六氟砷酸锂，以及以下化学式20、化学式21、和化学式22所示的化合物组成的组中的至少一种，
化学式20
LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2)
m和n代表1以上的整数，m和n可以相同或不同；
化学式21
Figure FSB00000135607300151
R61代表具有碳数在2～4范围内的直链或支链的全氟亚烷基；
化学式22
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)
p、q、以及r代表1以上的整数，p、q、以及r可以相同或不同。
25.根据权利要求13所述的电池，其中，所述负极包含碳材料、锂金属、或含有至少一种作为元素的选自由硅(Si)和锡(Sn)组成的组中的材料。
26.根据权利要求13所述的电池，其中，所述负极包含选自由硅的单质、硅的合金、硅的化合物、以及锡的单质、锡的合金、和锡的化合物组成的组中的至少一种。
27.根据权利要求13所述的电池，其中，所述负极包括：
负极集电体；以及
负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在所述负极集电体上，
其中，所述负极活性物质层通过选自由气相沉积法、液相沉积法、以及烧成法组成的组中的至少一种方法而形成。
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