特許 6593307 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593307

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0567 20100101AFI20191010BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20191010BHJP

   H01M 4/587 20100101ALI20191010BHJP

   H01M 4/38 20060101ALI20191010BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20191010BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20191010BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/0567

   H01M10/052

   H01M4/587

   H01M4/38 Z

   H01M2/10 E

   H01M2/10 S

   H01M2/10 U

   H01M10/48 P

   H01M10/48 301

   H01M10/44 P

【請求項の数】19

【全頁数】77

(21)【出願番号】特願2016-222239(P2016-222239)

(22)【出願日】2016年11月15日

(65)【公開番号】特開2018-81782(P2018-81782A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年7月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日浅 巧

(72)【発明者】

【氏名】小谷 徹

(72)【発明者】

【氏名】武志 一正

【審査官】 近藤 政克

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１９０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８９００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１２８４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０５６７

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ４／３８

Ｈ０１Ｍ ４／５８７

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、二次電池。

【化1】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基（−Ｈ）、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化2】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化3】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基（−ＣＮ）、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項2】

前記式（１）〜式（６）に関して、
前記ハロゲン基は、フッ素基（−Ｆ）、塩素基（−Ｃｌ）、臭素基（−Ｂｒ）およびヨウ素基（−Ｉ）のうちのいずれかであり、
前記１価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかであり、
前記１価のハロゲン化炭化水素基は、前記１価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基が前記ハロゲン基のうちの少なくとも１種により置換された基である、
請求項１記載の二次電池。

【請求項3】

前記式（７）に関して、
前記ｎ価の炭化水素基は、炭化水素からｎ個の水素基が脱離された基であると共に、前記炭化水素は、アルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素およびそれらの２種類以上が互いに結合された化合物のうちのいずれかであり、
前記ｎ価のハロゲン化炭化水素基は、前記ｎ価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換された基であり、
前記ｎ価の酸素含有基は、酸素（Ｏ）からなる基、ならびに酸素と水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価の窒素含有基は、窒素（Ｎ）からなる基、ならびに窒素と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価の硫黄含有基は、硫黄（Ｓ）からなる基、ならびに硫黄と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価のリン含有基は、リン（Ｐ）と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちの少なくとも１種を含み、
前記ハロゲン元素は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１種を含む、
請求項１記載の二次電池。

【請求項4】

前記式（８）に関して、
前記金属元素は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちのいずれかであり、
前記１価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかであり、
前記１価のハロゲン化炭化水素基は、前記１価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基が前記ハロゲン基のうちの少なくとも１種により置換された基であり、
前記１価の酸素含有基は、酸素と水素、炭素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価の窒素含有基は、窒素と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価の硫黄含有基は、硫黄と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価のリン含有基は、リンと水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記ハロゲン元素は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素のうちの少なくとも１種を含む、
請求項１記載の二次電池。

【請求項5】

前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、フッ素基および１価のフッ素化炭化水素基のうちのいずれかである、
請求項１記載の二次電池。

【請求項6】

前記１価のフッ素化炭化水素基は、パーフルオロアルキル基であり、
前記パーフルオロアルキル基の炭素数は、１以上３以下である、
請求項５記載の二次電池。

【請求項7】

前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、フッ素基であるか、
または、前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、１価のフッ素化炭化水素基である、
請求項１記載の二次電池。

【請求項8】

前記第１ニトリル化合物は、下記の式（９）で表される化合物を含む、
請求項１記載の二次電池。
ＮＣ−Ｒ１２７−ＣＮ ・・・（９）
（Ｒ１２７は、２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基、２価のリン含有基およびそれらの２種類以上が結合された２価の基のうちのいずれかである。）

【請求項9】

前記Ｒ１２７は、アルキレン基であり、
前記アルキレン基の炭素数は、１以上８以下である、
請求項８記載の二次電池。

【請求項10】

前記Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、前記ニトリル基である、
請求項１記載の二次電池。

【請求項11】

前記電解液中における前記環状窒素化合物の含有量は、０．１重量％以上３重量％以下であり、
前記電解液中における前記第１ニトリル化合物の含有量は、１重量％以上５重量％以下であり、
前記電解液中における前記第２ニトリル化合物の含有量は、０．１重量％以上１重量％以下である、
請求項１記載の二次電池。

【請求項12】

前記負極は、負極活物質を含み、
前記負極活物質は、炭素材料および金属系材料のうちの少なくとも一方を含み、
前記金属系材料は、ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうちの少なくとも一方を構成元素として含む、
請求項１記載の二次電池。

【請求項13】

リチウムイオン二次電池である、
請求項１記載の二次電池。

【請求項14】

下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、
下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と
を含む、二次電池用電解液。

【化4】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化5】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化6】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項15】

二次電池と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と、
前記制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は、
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、電池パック。

【化7】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化8】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化9】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項16】

二次電池と、
前記二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
前記駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、電動車両。

【化10】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化11】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化12】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項17】

二次電池と、
前記二次電池から電力を供給される１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、電力貯蔵システム。

【化13】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化14】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化15】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項18】

二次電池と、
前記二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は、
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、電動工具。

【化16】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化17】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化18】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【請求項19】

二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は、
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、電子機器。

【化19】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化20】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化21】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、二次電池に用いられる電解液、その電解液を用いた二次電池、ならびにその二次電池を用いた電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話機および携帯情報端末機器（ＰＤＡ）などの多様な電子機器が広く普及しており、その電子機器の小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。そこで、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能である二次電池の開発が進められている。

【0003】

二次電池は、上記した電子機器に限らず、他の用途への適用も検討されている。一例を挙げると、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パック、電気自動車などの電動車両、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システム、および電動ドリルなどの電動工具である。

【0004】

この二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。電解液の組成は、電池特性に大きな影響を及ぼすため、その電解液の組成に関しては、さまざまな検討がなされている。

【0005】

具体的には、サイクル特性などを改善するために、電解液中に１，３，５−トリアジンなどが含有されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−０５０３４４号公報

【特許文献2】特開平１０−１８９００７号公報

【特許文献3】特開２００２−３５９００２号公報

【特許文献4】特開２００３−０９２１３７号公報

【特許文献5】特開２０１２−１４２２６０号公報

【特許文献6】特開２０１３−０１６４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

電子機器などは、益々、高性能化および多機能化している。このため、電子機器などの使用頻度は増加していると共に、その電子機器などの使用環境は拡大している。よって、二次電池の電池特性に関しては、未だ改善の余地がある。

【0008】

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電池特性を得ることが可能な二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本技術の二次電池用電解液は、下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方とを含むものである。

【0010】

【化1】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基（−Ｈ）、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【0011】

【化2】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【0012】

【化3】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基（−ＣＮ）、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【0013】

本技術の二次電池は、正極と負極と電解液とを備え、その電解液が上記した本技術の二次電池用電解液と同様の構成を有するものである。

【0014】

本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器のそれぞれは、二次電池を備え、その二次電池が上記した本技術の二次電池と同様の構成を有するものである。

【0015】

ここで、「１価の炭化水素基」とは、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）により構成される１価の基の総称である。この１価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、１個または２個以上の枝部を有する分岐状でもよいし、環状でもよいし、それらの２種類以上が互いに結合された状態でもよい。また、１価の炭化水素基は、１個または２個以上の炭素間不飽和結合を含んでいてもよいし、その炭素間不飽和結合を含んでいなくてもよい。この炭素間不飽和結合は、炭素間二重結合および炭素間三重結合のうちの一方または双方である。「１価のハロゲン化炭化水素基」とは、上記した１価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換された基である。

【0016】

「ｎ価の炭化水素基」とは、炭素および水素により構成される化合物（炭化水素）からｎ個の水素基が脱離された基の総称である。ｎ価の炭化水素基に関する詳細は、価数が異なることを除いて、上記した１価の炭化水素基に関する詳細と同様である。「ｎ価のハロゲン化炭化水素基」とは、上記したｎ価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換された基である。「ｎ価の酸素含有基」とは、酸素（Ｏ）を構成元素として含むｎ価の基の総称である。「ｎ価の窒素含有基」とは、窒素（Ｎ）を構成元素として含むｎ価の基の総称である。「ｎ価の硫黄含有基」とは、硫黄（Ｓ）を構成元素として含むｎ価の基の総称である。「ｎ価のリン含有基」とは、リン（Ｐ）を構成元素として含むｎ価の基の総称である。

【0017】

「１価の酸素含有基」とは、酸素を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価の窒素含有基」とは、窒素を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価の硫黄含有基」とは、硫黄を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価のリン含有基」とは、リンを構成元素として含む１価の基の総称である。

【発明の効果】

【0018】

本技術の二次電池用電解液または二次電池によれば、電解液が環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方とを含んでいるので、優れた電池特性を得ることができる。また、本技術の電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具または電子機器においても、同様の効果を得ることができる。

【0019】

なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるわけではなく、本技術中に記載されたいずれの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本技術の一実施形態の二次電池（円筒型）の構成を表す断面図である。

【図2】図１に示した巻回電極体の一部の構成を拡大して表す断面図である。

【図3】本技術の一実施形態の二次電池（ラミネートフィルム型）の構成を表す斜視図である。

【図4】図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った巻回電極体の断面図である。

【図5】二次電池の適用例（電池パック：単電池）の構成を表す斜視図である。

【図6】図５に示した電池パックの構成を表すブロック図である。

【図7】二次電池の適用例（電池パック：組電池）の構成を表すブロック図である。

【図8】二次電池の適用例（電動車両）の構成を表すブロック図である。

【図9】二次電池の適用例（電力貯蔵システム）の構成を表すブロック図である。

【図10】二次電池の適用例（電動工具）の構成を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

１．二次電池用電解液
２．二次電池
２−１．リチウムイオン二次電池（円筒型）
２−２．リチウムイオン二次電池（ラミネートフィルム型）
２−３．リチウム金属二次電池
３．二次電池の用途
３−１．電池パック（単電池）
３−２．電池パック（組電池）
３−３．電動車両
３−４．電力貯蔵システム
３−５．電動工具

【0022】

＜１．二次電池用電解液＞
まず、本技術の一実施形態の二次電池用電解液に関して説明する。

【0023】

ここで説明する二次電池用電解液（以下、単に「電解液」と呼称する。）は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池に用いられる。ただし、電解液が用いられる二次電池の種類は、リチウムイオン二次電池に限定されない。

【0024】

［全体構成］
電解液は、環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいる。このニトリル化合物は、第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物のうちの一方または双方である。

【0025】

すなわち、電解液は、環状窒素化合物と共に第１ニトリル化合物だけを含んでいてもよいし、環状窒素化合物と共に第２ニトリル化合物だけを含んでいてもよいし、環状窒素化合物と共に第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物の双方を含んでいてもよい。

【0026】

環状窒素化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。同様に、第１ニトリル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよいと共に、第２ニトリル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。

【0027】

環状窒素化合物は、下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される化合物である。第１ニトリル化合物は、下記の式（７）で表される化合物である。第２ニトリル化合物は、下記の式（８）で表される化合物である。

【0028】

【化4】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【0029】

【化5】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された２価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【0030】

【化6】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）

【0031】

以下の説明では、上記した６種類の環状窒素化合物を区別するために、式（１）に示した化合物を「第１環状窒素化合物」、式（２）に示した化合物を「第２環状窒素化合物」、式（３）に示した化合物を「第３環状窒素化合物」、式（４）に示した化合物を「第４環状窒素化合物」、式（５）に示した化合物を「第５環状窒素化合物」および式（６）に示した化合物を「第６環状窒素化合物」とそれぞれ呼称する。また、上記した６種類の環状窒素化合物をまとめて「環状窒素化合物」と総称する。

【0032】

環状窒素化合物、第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物のそれぞれの詳細な構成に関しては、後述する。

【0033】

電解液が環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいるのは、環状窒素化合物とニトリル化合物との相乗作用により、その電解液の化学的安定性が特異的に向上するからである。これにより、電解液の分解反応が著しく抑制されるため、その電解液を用いた二次電池の電池特性が向上する。この場合には、特に、高温環境などの厳しい環境中において二次電池が使用（充放電）されると共に、同環境中において二次電池が保存されても、電解液の分解反応が十分に抑制されるため、電池特性が大幅に改善される。

【0034】

［環状窒素化合物］
式（１）〜式（６）のそれぞれから明らかなように、環状窒素化合物は、窒素系の複素環式芳香族化合物を骨格として含んでいる。この窒素系の複素環式芳香族化合物は、２個または３個の窒素を構成元素として含む不飽和の六員環構造を有している。

【0035】

具体的には、第１環状窒素化合物は、ピラジンを骨格として含んでおり、そのピラジンは、２個の窒素を構成元素として含んでいる。第２環状窒素化合物は、ピリミジンを骨格として含んでおり、そのピリミジンは、２個の窒素を構成元素として含んでいる。第３環状窒素化合物は、ピリダジンを骨格として含んでおり、そのピリダジンは、２個の窒素を構成元素として含んでいる。

【0036】

第４環状窒素化合物は、１，３，５−トリアジンを骨格として含んでおり、その１，３，５−トリアジンは、３個の窒素を構成元素として含んでいる。第５環状窒素化合物は、１，２，４−トリアジンを骨格として含んでおり、その１，２，４−トリアジンは、３個の窒素を構成元素として含んでいる。第６環状窒素化合物は、１，２，３−トリアジンを骨格として含んでおり、その１，２，３−トリアジンは、３個の窒素を構成元素として含んでいる。

【0037】

環状窒素化合物の構成に関する詳細は、以下で説明する通りである。

【0038】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１に関する詳細）
Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、上記したように、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基および１価結合基のうちのいずれかである。この「１価結合基」とは、上記した水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基および１価のハロゲン化炭化水素基のうちの２種類以上が互いに結合された１価の基である。

【0039】

式（１）に関するＲ１０１〜Ｒ１０４のそれぞれは、互いに同じ種類でもよいし、互いに異なる種類でもよい。もちろん、Ｒ１０１〜Ｒ１０４のうちの一部だけが互いに同じ種類でもよい。ここでＲ１０１〜Ｒ１０４のそれぞれに関して説明したことは、式（２）に関するＲ１０５〜Ｒ１０８、式（３）に関するＲ１０９〜Ｒ１１２、式（４）に関するＲ１１３〜Ｒ１１５、式（５）に関するＲ１１６〜Ｒ１１８および式（６）に関するＲ１１９〜Ｒ１２１のそれぞれに関しても同様である。

【0040】

ハロゲン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基などであり、それ以外の基でもよい。

【0041】

中でも、ハロゲン基は、フッ素基であることが好ましい。環状窒素化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0042】

「１価の炭化水素基」とは、上記したように、炭素および水素により構成される１価の基の総称である。この１価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、１個または２個以上の枝部を有する分岐状でもよいし、環状でもよいし、それらの２種類以上が互いに結合された状態でもよい。なお、１価の炭化水素基が２個以上の枝部を有している場合には、その枝部同士が結合されることにより、１個または２個以上の環が形成されていてもよい。また、１価の炭化水素基は、１個または２個以上の炭素間不飽和結合を含んでいてもよいし、その炭素間不飽和結合を含んでいなくてもよい。この炭素間不飽和結合は、例えば、炭素間二重結合および炭素間三重結合のうちの一方または双方である。

【0043】

１価の炭化水素基は、例えば、炭化水素から１個の水素基が脱離された基であり、その炭化水素は、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素および結合化合物などである。この結合化合物とは、上記したアルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素および芳香族炭化水素のうちの２種類以上が互いに結合された化合物である。

【0044】

なお、炭化水素から水素基が脱離される位置は、任意でよい。このように水素基の脱離位置が任意でよいことは、以降においても同様である。

【0045】

アルカンの種類は、特に限定されないが、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンおよびデカンなどである。

【0046】

アルケンの種類は、特に限定されないが、例えば、エチレン（エテン）、プロペン（プロピレン）、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネンおよびデセンなどである。

【0047】

アルキンの種類は、特に限定されないが、例えば、エチン（アセチレン）、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ヘプチン、オクチン、ノニンおよびデシンなどである。

【0048】

脂環式炭化水素の種類は、特に限定されないが、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナンおよびシクロデカンなどである。

【0049】

芳香族炭化水素の種類は、特に限定されないが、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニルおよびターフェニルなどである。

【0050】

結合化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、アルカンとアルケンとが互いに結合された化合物、アルカンとアルキンとが互いに結合された化合物、アルケンとアルキンとが互いに結合された化合物、アルカン、アルケンおよびアルキンのうちの１種類以上と脂環式炭化水素とが互いに結合された化合物、アルカン、アルケンおよびアルキンのうちの１種類以上と芳香族炭化水素とが互いに結合された化合物、ならびにアルカン、アルケンおよびアルキンのうちの１種類以上と脂環式炭化水素と芳香族炭化水素とが互いに結合された化合物などである。

【0051】

アルカンから１個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルキル基である。アルキル基の種類は、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基などである。

【0052】

アルケンから１個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルケニル基である。アルケニル基の種類は、特に限定されないが、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基およびデセニル基などである。

【0053】

アルキンから１個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルキニル基である。アルキニル基の種類は、特に限定されないが、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニリル基およびデシニル基などである。

【0054】

脂環式炭化水素から１個の水素基が脱離された基は、いわゆるシクロアルキル基である。シクロアルキル基の種類は、特に限定されないが、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基およびシクロデシル基などである。

【0055】

芳香族炭化水素から１個の水素基が脱離された基は、いわゆるアリール基である。アリール基の種類は、特に限定されないが、例えば、フェニル基およびナフチル基などである。

【0056】

結合化合物から１個の水素基が脱離された基は、上記した１価結合基である。１価結合基の種類は、特に限定されないが、例えば、アルキル基とアルケニル基とが互いに結合された基、アルキル基とアルキニルとが互いに結合された基、アルケニル基とアルキニル基とが互いに結合された基、シクロアルキル基とアリール基とが互いに結合された基、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基のうちの１種類以上とシクロアルキル基とが互いに結合された基、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基のうちの１種類以上とアリール基とが互いに結合された基、ならびにアルキル基、アルケニル基およびアルキニル基のうちの１種類以上とシクロアルキル基とアリール基とが互いに結合された基などである。

【0057】

「１価のハロゲン化炭化水素基」とは、上記したように、１価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基である。ただし、１価のハロゲン化炭化水素基に２個以上のハロゲン基が含まれる場合、その２個以上のハロゲン基の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。

【0058】

１価のハロゲン化炭化水素基は、例えば、上記したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基および１価結合基のそれぞれのうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基などである。

【0059】

アルキル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルキル基である。ハロゲン化アルキル基の種類は、特に限定されないが、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基およびパーフルオロデシル基などである。

【0060】

アルケニル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルケニル基である。ハロゲン化アルケニル基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロエテニル基、パーフルオロプロペニル基、パーフルオロブテニル基およびパーフルオロデセニル基などである。

【0061】

アルキニル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルキニル基である。ハロゲン化アルキニル基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロエチニル基、パーフルオロプロピニル基、パーフルオロブチニル基およびパーフルオロデシニル基などである。

【0062】

シクロアルキル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化シクロアルキル基である。ハロゲン化シクロアルキル基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロシクロプロピル基、パーフルオロシクロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基およびパーフルオロシクロデシル基などである。

【0063】

アリール基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アリール基である。ハロゲン化アリール基の種類は、特に限定されないが、例えば、フルオロフェニル基、パーフルフェニル基、フルオロナフチル基およびパーフルオロナフチル基などである。

【0064】

上記したように、ハロゲン基は、フッ素基であることが好ましいため、１価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基は、フッ素基により置換されていることが好ましい。すなわち、１価のハロゲン化炭化水素基は、１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。環状窒素化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0065】

中でも、１価の炭化水素基のうちの全ての水素基は、フッ素基により置換されていることが好ましい。すなわち、１価のフッ素化炭化水素基は、１価のパーフルオロ炭化水素基であることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0066】

アルキル基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、いわゆるパーフルオロアルキル基である。アルケニル基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、いわゆるパーフルオロアルケニル基である。アルキニル基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、いわゆるパーフルオロアルキニル基である。シクロアルキル基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、いわゆるパーフルオロシクロアルキル基である。アリール基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、いわゆるパーフルオロアリール基である。１価結合基のうちの全ての水素基がフッ素基により置換された基は、パーフルオロ１価結合基である。

【0067】

パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルケニル基、パーフルオロアルキニル基、パーフルオロシクロアルキル基およびパーフルオロアリール基のそれぞれの種類は、特に限定されないが、例えば、上記した通りである。

【0068】

中でも、１価のフッ素化炭化水素基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。パーフルオロアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、１〜３であることが好ましい。環状窒素化合物の溶解性および相溶性などがより向上するからである。

【0069】

なお、第１環状窒素化合物では、Ｒ１０１〜Ｒ１０４のそれぞれがフッ素基であることが好ましく、または、Ｒ１０１〜Ｒ１０４のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0070】

ここでＲ１０１〜Ｒ１０４に関して説明したことは、Ｒ１０５〜Ｒ１２１に関しても同様である。すなわち、第２環状窒素化合物では、Ｒ１０５〜Ｒ１０８のそれぞれがフッ素基であるか、Ｒ１０５〜Ｒ１０８のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。第３環状窒素化合物では、Ｒ１０９〜Ｒ１１２のそれぞれがフッ素基であるか、Ｒ１０９〜Ｒ１１２のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。第４環状窒素化合物では、Ｒ１１３〜Ｒ１１５のそれぞれがフッ素基であるか、Ｒ１１３〜Ｒ１１５のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。第５環状窒素化合物では、Ｒ１１６〜Ｒ１１８のそれぞれがフッ素基であるか、Ｒ１１６〜Ｒ１１８のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。第６環状窒素化合物では、Ｒ１１９〜Ｒ１２１のそれぞれがフッ素基であるか、Ｒ１１９〜Ｒ１２１のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であることが好ましい。

【0071】

［好適な環状窒素化合物］
中でも、環状窒素化合物は、ピリミジンを骨格として含む第２環状窒素化合物および１，３，５−トリアジンを骨格としても含む第４環状窒素化合物であることが好ましいと共に、第４環状窒素化合物であることがより好ましい。電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0072】

［環状窒素化合物の具体例］
環状窒素化合物の具体例は、以下の通りである。ただし、環状窒素化合物の具体例は、以下で説明する化合物に限定されず、他の化合物でもよい。

【0073】

第１環状窒素化合物の具体例は、下記の式（１−１）〜式（１−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0074】

【化7】

【0075】

第２環状窒素化合物の具体例は、下記の式（２−１）〜式（２−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0076】

【化8】

【0077】

第３環状窒素化合物の具体例は、下記の式（３−１）〜式（３−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0078】

【化9】

【0079】

第４環状窒素化合物の具体例は、下記の式（４−１）〜式（４−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0080】

【化10】

【0081】

第５環状窒素化合物の具体例は、下記の式（５−１）〜式（５−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0082】

【化11】

【0083】

第６環状窒素化合物の具体例は、下記の式（６−１）〜式（６−１１）のそれぞれで表される化合物などである。

【0084】

【化12】

【0085】

［環状窒素化合物の含有量］
電解液中における環状窒素化合物の含有量は、特に限定されないが、０．１重量％〜３重量％であることが好ましく、１重量％〜３重量％であることがより好ましい。環状窒素化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0086】

なお、電解液が２種類以上の環状窒素化合物を含んでいる場合、上記した「環状窒素化合物の含有量」は、各環状窒素化合物の含有量の総和である。

【0087】

［第１ニトリル化合物］
式（７）から明らかなように、第１ニトリル化合物は、１個または２個以上のニトリル基（またはシアノ基：−ＣＮ）を含んでいる。

【0088】

（Ｒ１２２に関する詳細）
Ｒ１２２は、上記したように、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびｎ価結合基のうちのいずれかである。この「ｎ価結合基」とは、上記したｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基およびｎ価のリン含有基のうちの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基である。

【0089】

「ｎ価の炭化水素基」とは、上記したように、炭素および水素により構成される化合物（炭化水素）からｎ個の水素基が脱離された基の総称である。このｎ価の炭化水素基は、直鎖状でもよいし、１個または２個以上の枝部を有する分岐状でもよいし、環状でもよいし、それらの２種類以上が互いに結合された状態でもよい。なお、ｎ価の炭化水素基が２個以上の枝部を有している場合には、その枝部同士が結合されることにより、１個または２個以上の環が形成されていてもよい。また、ｎ価の炭化水素基は、１個または２個以上の炭素間不飽和結合を含んでいてもよいし、その炭素間不飽和結合を含んでいなくてもよい。

【0090】

ｎ価の炭化水素基は、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素および結合化合物のそれぞれからｎ個の水素基が脱離された基などである。

【0091】

ｎ価の炭化水素基が１価の炭化水素基である場合に関する詳細は、例えば、以下の通りである。

【0092】

アルカンから１個の水素基が脱離された基は、アルキル基である。アルケンから１個の水素基が脱離された基は、アルケニル基である。アルキンから１個の水素基が脱離された基は、アルキニル基である。脂環式炭化水素から１個の水素基が脱離された基は、シクロアルキル基である。芳香族炭化水素から１個の水素基が脱離された基は、アリール基である。結合化合物から１個の水素基が脱離された基は、１価結合基である。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基および１価結合基のそれぞれに関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0093】

ｎ価の炭化水素基が２価の炭化水素基である場合に関する詳細は、例えば、以下の通りである。

【0094】

アルカンから２個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルキレン基である。アルキレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基およびデシレン基などである。

【0095】

アルケンから２個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルケニレン基である。アルケニレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘプテニレン基、オクテニレン基、ノネニレン基およびデセニレン基などである。

【0096】

アルキンから２個の水素基が脱離された基は、いわゆるアルキニレン基である。アルキニレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、ヘプチニレン基、オクチニレン基、ノニリレン基およびデシニレン基などである。

【0097】

脂環式炭化水素から２個の水素基が脱離された基は、いわゆるシクロアルキレン基である。シクロアルキレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基およびシクロデシレン基などである。

【0098】

芳香族炭化水素から２個の水素基が脱離された基は、いわゆるアリーレン基である。アリーレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フェニレン基およびナフチレン基などである。

【0099】

結合化合物から２個の水素基が脱離された基は、いわゆる２価結合基である。２価結合基の種類は、特に限定されないが、例えば、アルキレン基とアルケニレン基とが互いに結合された基、アルキレン基とアルキニレンとが互いに結合された基、アルケニレン基とアルキニレン基とが互いに結合された基、シクロアルキレン基とアリーレン基とが互いに結合された基、アルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基のうちの１種類以上とシクロアルキレン基とが互いに結合された基、アルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基のうちの１種類以上とアリーレン基とが互いに結合された基、ならびにアルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基のうちの１種類以上とシクロアルキレン基とアリーレン基とが互いに結合された基などである。

【0100】

ｎ価の炭化水素基が３価の炭化水素基である場合に関する詳細は、例えば、以下の通りである。

【0101】

アルカンから３個の水素基が脱離された基は、上記したアルキレン基から１個の水素基が脱離された基である。アルケンから３個の水素基が脱離された基は、上記したアルケニレン基から１個の水素基が脱離された基である。アルキンから３個の水素基が脱離された基は、上記したアルキニレン基から１個の水素基が脱離された基である。脂環式炭化水素から３個の水素基が脱離された基は、上記したシクロアルキレン基から１個の水素基が脱離された基である。芳香族炭化水素から３個の水素基が脱離された基は、上記したアリーレン基から１個の水素基が脱離された基である。結合化合物から３個の水素基が脱離された基は、上記した２価結合基から１個の水素基が脱離された基である。

【0102】

もちろん、ｎ価の炭化水素基は、アルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素および結合化合物のそれぞれから４個以上の水素基が脱離された４価以上の炭化水素基でもよい。

【0103】

「ｎ価のハロゲン化炭化水素基」とは、上記したように、ｎ価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基である。ｎ価のハロゲン化炭化水素基に関する詳細は、例えば、価数が異なることを除いて、上記した１価のハロゲン化炭化水素基に関する詳細と同様である。

【0104】

すなわち、ｎ価のハロゲン化炭化水素基は、例えば、上記したアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、１価結合基、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン、シクロアルキレン基、アリーレン基および２価結合基のそれぞれのうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基などである。

【0105】

アルキル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、ハロゲン化アルキル基である。ハロゲン化アルキル基に関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0106】

アルケニル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、ハロゲン化アルケニル基である。ハロゲン化アルケニル基に関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0107】

アルキニル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、ハロゲン化アルキニル基である。ハロゲン化アルキニル基に関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0108】

シクロアルキル基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、ハロゲン化シクロアルキル基である。ハロゲン化シクロアルキル基に関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0109】

アリール基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、ハロゲン化アリール基である。ハロゲン化アリール基に関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0110】

アルキレン基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルキレン基である。ハロゲン化アルキレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フルオロメチレン基、ジフルオロメチレン基、パーフルオロメチレン基、パーフルオロエチレン基、パーフルオロプロピレン基、パーフルオロブチレン基およびパーフルオロデシレン基などである。

【0111】

アルケニレン基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルケニレン基である。ハロゲン化アルケニレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロエテニレン基、パーフルオロプロピニレン基、パーフルオロブテニレン基およびパーフルオロデセニレン基などである。

【0112】

アルキニレン基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アルキニレン基である。ハロゲン化アルキニレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロエチニレンル基、パーフルオロプロピニレン基、パーフルオロブチニレン基およびパーフルオロデシニレン基などである。

【0113】

シクロアルキレン基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化シクロアルキレン基である。ハロゲン化シクロアルキレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロシクロプロピレン基、パーフルオロシクロブチレン基、パーフルオロペンチレン基、パーフルオロヘキシレン基およびパーフルオロシクロデシレン基などである。

【0114】

アリーレン基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基は、いわゆるハロゲン化アリーレン基である。ハロゲン化アリーレン基の種類は、特に限定されないが、例えば、フルオロフェニレン基、パーフルフェニレン基、フルオロナフチレン基およびパーフルオロナフチレン基などである。

【0115】

「ｎ価の酸素含有基」とは、上記したように、酸素を構成元素として含むｎ価の基の総称である。ｎ価の酸素含有基は、例えば、酸素からなる基および酸素系結合基などである。この「酸素からなる基」とは、例えば、エーテル結合（−Ｏ−）である。「酸素系結合基」とは、酸素と水素、炭素およびハロゲン元素のうちのいずれか１種類または２種類以上とを構成元素として含むｎ価の基である。なお、以下で説明するアルキル基などに関する詳細は、例えば、上記した通りである。

【0116】

具体的には、１価の酸素含有基は、例えば、水酸基（−ＯＨ）、アルコキシ基（−ＯＲ２０１：Ｒ２０１はアルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、カルボン酸エステル基（−ＣＯＯＲ２０２：Ｒ２０２はアルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）、アルデヒド基（−ＣＨＯ）およびアシル基（−ＣＯＲ２０３：Ｒ２０３はアルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）などである。

【0117】

２価の酸素含有基は、例えば、エーテル基、エステル基（−ＣＯＯ−）、カルボニル基（−ＣＯ−）およびエポキシ基（−ＣＯＣ−）の他、上記したアルコキシ基、カルボン酸エステル基およびアシル基のそれぞれから１個の水素基が脱離された基などである。

【0118】

３価の酸素含有基は、例えば、上記したアルコキシ基、カルボン酸エステル基およびアシル基のそれぞれから３個の水素基が脱離された基などである。

【0119】

もちろん、ｎ価の酸素含有基は、４価以上の酸素含有基でもよい。

【0120】

「ｎ価の窒素含有基」とは、上記したように、窒素を構成元素として含むｎ価の基の総称である。ｎ価の窒素含有基は、例えば、窒素からなる基および窒素系結合基などである。この「窒素からなる基」とは、例えば、アジド基（−Ｎ₃ ）、ジアゾニウム基（−Ｎ₂⁺）およびアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）である。「窒素系結合基」とは、窒素と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちのいずれか１種類または２種類以上とを構成元素として含むｎ価の基である。

【0121】

具体的には、１価の窒素含有基は、例えば、アミノ基（−ＮＲ２０４Ｒ２０５：Ｒ２０４およびＲ２０５のそれぞれは水素基、アルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）、ニトロ基（−ＮＯ₂ ）、ニトロソ基（−ＮＯ）およびイソシアネート基（−ＮＣＯ）などである。

【0122】

２価の窒素含有基は、例えば、アジド基、ジアゾニウム基、アゾ基、アミド基（−ＮＨＣＯ−）、カルバメート基（−ＮＨＣＯＯ−）、アミン基（−ＮＨ₂ −）、アゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）、ジアゾ基（−Ｃ＝Ｎ₂ −）およびジイミド基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）などである。

【0123】

３価の窒素含有基は、例えば、上記したアミノ基から２個の水素基が脱離された基などである。

【0124】

もちろん、ｎ価の窒素含有基は、４価以上の窒素含有基でもよい。

【0125】

「ｎ価の硫黄含有基」とは、上記したように、硫黄を構成元素として含むｎ価の基の総称である。ｎ価の硫黄含有基は、例えば、硫黄からなる基および硫黄系結合基などである。この「硫黄からなる基」とは、例えば、スルフィド基（−Ｓ−）、ジスルフィド基（−Ｓ−Ｓ−）などである。「硫黄系結合基」とは、硫黄と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちのいずれか１種類または２種類以上とを構成元素として含むｎ価の基である。

【0126】

具体的には、１価の硫黄含有基は、例えば、スルホ基（−ＳＯ₃ Ｈ）、チオール基（−ＳＨ）、チオエーテル基（−ＳＲ２０６：Ｒ２０６はアルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）およびチオケトン基（−ＣＳ−Ｒ２０７：Ｒ２０７はアルキル基およびアリール基のうちのいずれかである。）などである。

【0127】

２価の硫黄含有基は、例えば、スルフィド基、ジスルフィド基およびスルホニル基（−ＳＯ₂ −）の他、上記したチオエーテル基およびチオケトン基のそれぞれから１個の水素基が脱離された基などである。

【0128】

３価の硫黄含有基は、例えば、上記したチオエーテル基およびチオケトン基のそれぞれから２個の水素基が脱離された基などである。

【0129】

もちろん、ｎ価の硫黄含有基は、４価以上の硫黄含有基でもよい。

【0130】

「ｎ価のリン含有基」とは、上記したように、リンを構成元素として含むｎ価の基の総称である。ｎ価のリン含有基は、例えば、リン系結合基などである。この「リン系結合基」とは、リンと水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちのいずれか１種類または２種類以上とを構成元素として含むｎ価の基である。

【0131】

具体的には、１価のリン含有基は、例えば、リン酸基（−ＰＯ₄ Ｈ₂ ）などである。

【0132】

２価のリン含有基は、例えば、上記したリン酸基から１個の水素基が脱離された基などである。

【0133】

３価のリン含有基は、例えば、上記したリン酸基から２個の水素基が脱離された基などである。

【0134】

もちろん、ｎ価のリン含有基は、４価以上のリン含有基でもよい。

【0135】

ハロゲン元素の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）などであり、他の元素でもよい。ハロゲン元素の数が２個以上である場合、その２個以上のハロゲン元素の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。

【0136】

なお、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基およびｎ価のリン含有基に関しては、以下で説明するように区別する。リンを構成元素として含んでいるｎ価の基は、ｎ価のリン含有基とする。リンを構成元素として含んでいないが、硫黄を構成元素として含んでいる基は、ｎ価の硫黄含有基とする。リンおよび硫黄のそれぞれを構成元素として含んでいないが、窒素硫黄を構成元素として含んでいる基は、ｎ価の窒素含有基とする。リン、硫黄および窒素のそれぞれを構成元素として含んでいないが、酸素を構成元素として含んでいる基は、ｎ価の酸素含有基とする。

【0137】

（ｎに関する詳細）
ｎは、上記したように、１以上の整数である。すなわち、ｎの値は、１以上の整数であれば特に限定されないため、１でもよいし、２以上でもよい。このｎの値に応じて、Ｒ１２２の価数が決定されると共に、そのＲ１２２に結合されるニトリル基の数が決定される。

【0138】

中でも、ｎは、２以上であることが好ましい。すなわち、ｎは、２以上の整数であることが好ましい。第１ニトリル化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0139】

なお、ｎの上限値は、特に限定されないが、中でも、ｎは、４以下であることが好ましい。すなわち、ｎは、１〜４の整数であることが好ましく、２〜４の整数であることがより好ましい。第１ニトリル化合物の溶解性および相溶性などがより向上すると共に、電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0140】

［好適な第１ニトリル化合物］
中でも、第１ニトリル化合物は、下記の式（９）で表される化合物であることが好ましい。第１ニトリル化合物が容易に製造されやすいと共に、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0141】

ＮＣ−Ｒ１２７−ＣＮ ・・・（９）
（Ｒ１２７は、２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基、２価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された２価の基のうちのいずれかである。）

【0142】

式（９）に示した化合物は、式（７）においてｎ＝２とした化合物であり、いわゆる２個のニトリル基を含むジニトリル化合物である。

【0143】

（Ｒ１２７に関する詳細）
Ｒ１２７は、上記したように、２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基、２価のリン含有基および２価結合基などである。この「２価結合基」とは、２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基および２価のリン含有基のうちの２種類以上が互いに結合された２価の基である。

【0144】

２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基、２価のリン含有基および２価結合基のそれぞれに関する詳細は、例えば、価数が２価に限定されることを除いて、上記したｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびｎ価結合基のそれぞれに関する詳細と同様である。

【0145】

中でも、Ｒ１２７は、２価の炭化水素基であるアルキレン基であることが好ましい。第１ニトリル化合物の溶解性および相溶性などがより向上すると共に、電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0146】

アルキレン基の炭素数は、特に限定されないが、例えば、１〜８である。第１ニトリル化合物の溶解性および相溶性などが十分に向上すると共に、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0147】

［第１ニトリル化合物の具体例］
第１ニトリル化合物の具体例は、下記の式（７−１）〜式（７−２０）のそれぞれで表される化合物などである。ただし、第１ニトリル化合物の具体例は、以下で説明する化合物に限定されず、他の化合物でもよい。

【0148】

【化13】

【0149】

式（７−１）〜式（７−１２）のそれぞれに示した化合物は、式（７）においてｎ＝１とした化合物である。また、式（７−１３）〜式（７−２０）のそれぞれに示した化合物は、式（７）においてｎ＝２とした化合物である。

【0150】

［第１ニトリル化合物の含有量］
電解液中における環状窒素化合物の含有量は、特に限定されないが、１重量％〜５重量％であることが好ましく、１重量％〜３重量％であることがより好ましい。第１ニトリル化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0151】

なお、電解液が２種類以上の第１ニトリル化合物を含んでいる場合、上記した「第１ニトリル化合物の含有量」は、各第１ニトリル化合物の含有量の総和である。

【0152】

［第２ニトリル化合物］
式（８）から明らかなように、第２ニトリル化合物は、１個以上のニトリル基を含む金属塩である。すなわち、第２ニトリル化合物に含まれるニトリル基の総数は、１個だけでもよいし、２個以上でもよい。この第２ニトリル化合物は、カチオン（Ｍ^+x）と、アニオン（ＢＲ１２３Ｒ１２４Ｒ１２５Ｒ１２６^- ）とを含んでいる。

【0153】

（Ｍに関する詳細）
Ｍは、上記したように、金属元素である。より具体的には、金属元素は、例えば、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素のうちのいずれかである。アルカリ金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）などである。アルカリ土類金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）などである。

【0154】

中でも、金属元素は、電極反応物質と同じ種類の金属元素であることが好ましい。この「電極反応物質」とは、電解液が用いられた二次電池において、電極反応（充放電反応）を進行させるために用いられる物質である。例えば、後述するリチウムイオン二次電池などにおいて用いられる電極反応物質は、リチウムである。これに伴い、電極反応物質としてリチウムが用いられるリチウムイオン二次電池などに電解液が用いられる場合には、金属元素はリチウムであることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0155】

（Ｒ１２３〜Ｒ１２６に関する詳細）
Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、上記したように、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基および１価結合基などである。この「１価結合基」とは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基および１価のリン含有基のうちの２種類以上が互いに結合された１価の基である。

【0156】

「１価の酸素含有基」とは、上記したように、酸素を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価の窒素含有基」とは、上記したように、窒素を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価の硫黄含有基」とは、上記したように、硫黄を構成元素として含む１価の基の総称である。「１価のリン含有基」とは、上記したように、リンを構成元素として含む１価の基の総称である。

【0157】

ハロゲン基、１価の炭化水素基および１価のハロゲン化炭化水素基のそれぞれに関する詳細は、例えば、上記した通りである。また、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基および１価のリン含有基のそれぞれに関する詳細は、例えば、価数が１価に限定されることを除いて、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基およびｎ価のリン含有基のそれぞれに関する詳細と同様である。

【0158】

ただし、上記したように、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの１個または２個以上は、ニトリル基およびニトリル含有基のうちのいずれかである。この「ニトリル含有基」とは、上記したように、ニトリル基を含有する基である。具体的には、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基である。ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基でる。ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基である。ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基である。ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基である。ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基である。これらの一連の１価の基のうちの２種類以上が互いに結合された１価の基である。ただし、ニトリル含有基に含まれるニトリル基の総数は、１個だけでもよいし、２個以上でもよい。

【0159】

すなわち、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価の炭化水素基である。ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価のハロゲン化炭化水素基である。ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価の酸素含有基である。ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価の窒素含有基である。ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価の硫黄含有基である。ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基は、１個または２個以上のニトリル基を含有する１価のリン含有基である。

【0160】

上記した一連の１価の基のうちの２種類が互いに結合された１価の基の種類は、特に限定されないが、例えば、ニトリル基と１価の炭化水素基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の炭化水素基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の炭化水素基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の炭化水素基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基およびニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基などである。

【0161】

Ｒ１２３〜Ｒ１２６の全てがニトリル基以外の基（ただし、ニトリル含有基を除く。）である化合物は、ここで説明する第２ニトリル化合物から除かれる。また、Ｒ１２３〜Ｒ１２６の全てがニトリル含有基以外の基（ただし、ニトリル基を除く。）である化合物も、ここで説明する第２ニトリル化合物から除かれる。

【0162】

中でも、第２ニトリル化合物は４個のニトリル基を含んでいることが好ましく、すなわちＲ１２３〜Ｒ１２６の全てがニトリル基であることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。

【0163】

（ｘおよびｙに関する詳細）
ｘは、上記したように、１以上の整数であると共に、ｙは、上記したように、１以上の整数である。

【0164】

ｘの値は、主に、Ｍ（金属元素）の種類に応じて決定される。一例を挙げると、金属元素がリチウムである場合、ｘは１であると共に、金属元素がマグネシウムである場合、ｘは２である。

【0165】

ｙの値は、主に、上記したｘの値に応じて決定される。一例を挙げると、金属元素が１価のリチウムであるため、ｘが１である場合、ｙは１である。金属元素が２価のマグネシウムであるため、ｘが２である場合、ｙは２である。

【0166】

［好適な第２ニトリル化合物］
中でも、上記した好適な金属元素の種類に応じて、第２ニトリル化合物は、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩およびカルシウム塩などであることが好ましく、リチウム塩であることがより好ましい。電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0167】

［第２ニトリル化合物の具体例］
第２ニトリル化合物の具体例は、ＬｉＢ（ＣＮ）₄ 、ＬｉＢ（ＯＣＨ₃ ）（ＣＮ）₃ 、ＬｉＢ（ＯＣＨ₃ ）₂ （ＣＮ）₂ 、ＬｉＢ（ＯＣＨ₃ ）₃ （ＣＮ）、ＬｉＢ（ＯＣＨ₂ ＣＮ）₄ 、ＮａＢ（ＣＮ）₄ 、ＫＢ（ＣＮ）₄ 、Ｍｇ［Ｂ（ＣＮ）₄ ］₂ およびＣａ［Ｂ（ＣＮ）₄ ］₂ などである。ただし、第２ニトリル化合物の具体例は、ここで説明した化合物に限定されず、他の化合物でもよい。

【0168】

［第２ニトリル化合物の含有量］
電解液中における第２ニトリル化合物の含有量は、特に限定されないが、０．１重量％〜１重量％であることが好ましい。第２ニトリル化合物の溶解性および相溶性などを確保しながら、電解液の化学的安定性が十分に向上するからである。

【0169】

なお、電解液が２種類以上の第２ニトリル化合物を含んでいる場合、上記した「第２ニトリル化合物の含有量」は、各第２ニトリル化合物の含有量の総和である。

【0170】

［他の材料］
なお、電解液は、上記した環状窒素化合物およびニトリル化合物に加えて、他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0171】

［溶媒］
他の材料は、例えば、非水溶媒（有機溶剤）などの溶媒のうちのいずれか１種類または２種類以上である。非水溶媒を含む電解液は、いわゆる非水電解液である。

【0172】

溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトンおよび鎖状カルボン酸エステルなどである。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。

【0173】

環状炭酸エステルの具体例は、炭酸エチレン、炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンなどである。鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸メチルプロピルなどである。ラクトンの具体例は、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどである。鎖状カルボン酸エステルの具体例は、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。

【0174】

この他、溶媒は、例えば、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチルおよびジメチルスルホキシドなどでもよい。同様の利点が得られるからである。

【0175】

中でも、溶媒は、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。高い電池容量、優れたサイクル特性および優れた保存特性などが得られるからである。この場合には、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどの高粘度（高誘電率）溶媒（例えば比誘電率ε≧３０）と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒（例えば粘度≦１ｍＰａ・ｓ）との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。

【0176】

さらに、溶媒は、不飽和環状炭酸エステル、ハロゲン化炭酸エステル、スルホン酸エステル、酸無水物およびジイソシアネート化合物などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである

【0177】

不飽和環状炭酸エステルは、１個または２個以上の炭素間不飽和結合（炭素間二重結合）を含む環状炭酸エステルであり、例えば、下記の式（９）〜式（１１）のそれぞれで表される化合物などである。溶媒中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。

【0178】

【化14】

（Ｒ１１およびＲ１２のそれぞれは、水素基およびアルキル基のうちのいずれかである。Ｒ１３〜Ｒ１６のそれぞれは、水素基、アルキル基、ビニル基およびアリル基のうちのいずれかであり、Ｒ１３〜Ｒ１６のうちの少なくとも１つは、ビニル基およびアリル基のうちのいずれかである。Ｒ１７は、＞ＣＲ１７１Ｒ１７２で表される基であり、Ｒ１７１およびＲ１７２のそれぞれは、水素基およびアルキル基のうちのいずれかである。）

【0179】

式（９）に示した化合物は、炭酸ビニレン型の化合物である。Ｒ１１およびＲ１２のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。アルキル基に関する詳細は、上記した通りである。炭酸ビニレン型の化合物の具体例は、炭酸ビニレン（１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸メチルビニレン（４−メチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、炭酸エチルビニレン（４−エチル−１，３−ジオキソール−２−オン）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４，５−ジエチル−１，３−ジオキソール−２−オン、４−フルオロ−１，３−ジオキソール−２−オンおよび４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソール−２−オンなどである。

【0180】

式（１０）に示した化合物は、炭酸ビニルエチレン型の化合物である。Ｒ１３〜Ｒ１６のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。もちろん、Ｒ１３〜Ｒ１６のうちの一部が互いに同じ種類の基でもよい。炭酸ビニルエチレン型の化合物の具体例は、炭酸ビニルエチレン（４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン）、４−メチル−４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−ｎ−プロピル−４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、５−メチル−４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４−ジビニル−１，３−ジオキソラン−２−オンおよび４，５−ジビニル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどである。

【0181】

式（１１）に示した化合物は、炭酸メチレンエチレン型の化合物である。Ｒ１７１およびＲ１７２のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。炭酸メチレンエチレン型の化合物の具体例は、炭酸メチレンエチレン（４−メチレン−１，３−ジオキソラン−２−オン）、４，４−ジメチル−５−メチレン−１，３−ジオキソラン−２−オンおよび４，４−ジエチル−５−メチレン−１，３−ジオキソラン−２−オンなどである。

【0182】

この他、不飽和環状炭酸エステルは、ベンゼン環を有する炭酸カテコール（カテコールカーボネート）などでもよい。

【0183】

ハロゲン化炭酸エステルは、１個または２個以上のハロゲンを構成元素として含む環状または鎖状の炭酸エステルであり、例えば、下記の式（１２）および式（１３）のそれぞれで表される化合物である。溶媒中におけるハロゲン化炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。

【0184】

【化15】

（Ｒ１８〜Ｒ２１は、水素基、ハロゲン基、アルキル基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかであり、Ｒ１８〜Ｒ２１のうちの少なくとも１つは、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。Ｒ２２〜Ｒ２７は、水素基、ハロゲン基、アルキル基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかであり、Ｒ２２〜Ｒ２７のうちの少なくとも１つは、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。）

【0185】

式（１２）に示した化合物は、環状ハロゲン化炭酸エステルである。Ｒ１８〜Ｒ２１のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。もちろん、Ｒ１８〜Ｒ２１のうちの一部が互いに同じ種類の基でもよい。

【0186】

ハロゲン基の種類は、特に限定されないが、中でも、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちのいずれか１種類または２種類以上であることが好ましく、フッ素基がより好ましい。また、ハロゲン基の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。

【0187】

アルキル基に関する詳細は、上記した通りである。ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基のうちの１または２以上の水素基がハロゲン基により置換（ハロゲン化）された基である。ハロゲン基に関する詳細は、上記した通りである。

【0188】

環状ハロゲン化炭酸エステルの具体例は、下記の式（１２−１）〜式（１２−２１）のそれぞれで表される化合物などであり、それらの化合物には、幾何異性体も含まれる。中でも、式（１２−１）に示した４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンおよび式（１２−３）に示した４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンなどが好ましい。なお、４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンとしては、シス異性体よりもトランス異性体が好ましい。容易に入手できると共に、高い効果が得られるからである。

【0189】

【化16】

【0190】

式（１３）に示した化合物は、鎖状ハロゲン化炭酸エステルである。Ｒ２２〜Ｒ２７のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。もちろん、Ｒ２２〜Ｒ２７の一部が互いに同じ種類の基でもよい。

【0191】

鎖状ハロゲン化炭酸エステルの具体例は、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス（フルオロメチル）および炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。

【0192】

スルホン酸エステルは、例えば、モノスルホン酸エステルおよびジスルホン酸エステルを含む。溶媒中におけるスルホン酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。

【0193】

モノスルホン酸エステルは、環状モノスルホン酸エステルでもよいし、鎖状モノスルホン酸エステルでもよい。環状モノスルホン酸エステルの具体例は、１，３−プロパンスルトンおよび１，３−プロペンスルトンなどのスルトンである。鎖状モノスルホン酸エステルの具体例は、環状モノスルホン酸エステルが途中で切断された化合物などである。

【0194】

ジスルホン酸エステルは、環状ジスルホン酸エステルでもよいし、鎖状ジスルホン酸エステルでもよい。環状ジスルホン酸エステルの具体例は、下記の式（１４−１）〜式（１４−３）のそれぞれで表される化合物などである。鎖状ジスルホン酸エステルの具体例は、環状ジスルホン酸エステルが途中で切断された化合物などである。

【0195】

【化17】

【0196】

酸無水物は、例えば、カルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物およびカルボン酸スルホン酸無水物などである。溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜１０重量％である。

【0197】

カルボン酸無水物の具体例は、無水コハク酸、無水グルタル酸および無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物の具体例は、無水エタンジスルホン酸および無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物の具体例は、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸および無水スルホ酪酸などである。

【0198】

ジイソシアネート化合物は、例えば、ＯＣＮ−Ｃ_n Ｈ_2n−ＮＣＯ（ｎは１以上の整数である。）で表される化合物である。溶媒中におけるジイソシアネート化合物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．１重量％〜１０重量％である。ジイソシアネート化合物の具体例は、ＯＣＮ−Ｃ₆ Ｈ₁₂−ＮＣＯなどである。

【0199】

［電解質塩］
また、他の材料は、例えば、リチウム塩などの電解質塩のうちのいずれか１種類または２種類以上である。ただし、上記した第２ニトリル化合物は、ここで説明する電解質塩から除かれる。

【0200】

なお、電解質塩は、例えば、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。リチウム塩以外の塩とは、例えば、リチウム以外の軽金属の塩などである。

【0201】

リチウム塩の具体例は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄ ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆ ）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₆ Ｈ₅ ）₄ ）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ₃ ＳＯ₃ ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ₄ ）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ₂ ＳｉＦ₆ ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、および臭化リチウム（ＬｉＢｒ）である。

【0202】

中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウムおよび六フッ化ヒ酸リチウムのうちのいずれか１種類または２種類以上が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。内部抵抗が低下するからである。

【0203】

この他、電解質塩は、下記の式（１５）〜式（１７）のそれぞれで表される化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。Ｒ４１およびＲ４３のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。Ｒ５１〜Ｒ５３のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに種類の異なる基でもよい。もちろん、Ｒ５１〜Ｒ５３のうちの一部が互いに同じ種類の基でもよい。Ｒ６１およびＲ６２のそれぞれは、互いに同じ種類の基でもよいし、互いに異なる種類の基でもよい。

【0204】

【化18】

（Ｘ４１は、長周期型周期表における１族元素および２族元素、ならびにアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれかである。Ｍ４１は、遷移金属、ならびに長周期型周期表における１３族元素、１４族元素および１５族元素のうちのいずれかである。Ｒ４１は、ハロゲン基である。Ｙ４１は、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ４２−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）−ＣＲ４３₂ −および−Ｃ（＝Ｏ）−Ｃ（＝Ｏ）−のうちのいずれかである。ただし、Ｒ４２は、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基およびハロゲン化アリーレン基のうちのいずれかである。Ｒ４３は、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基およびハロゲン化アリール基のうちのいずれかである。ａ４は１〜４の整数であり、ｂ４は０、２または４の整数であり、ｃ４、ｄ４、ｍ４およびｎ４のそれぞれは１〜３の整数である。）

【0205】

【化19】

（Ｘ５１は、長周期型周期表における１族元素および２族元素のうちのいずれかである。Ｍ５１は、遷移金属、ならびに長周期型周期表における１３族元素、１４族元素および１５族元素のうちのいずれかである。Ｙ５１は、−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＲ５１₂ ）_b5−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｒ５３₂ Ｃ−（ＣＲ５２₂ ）_c5−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｒ５３₂ Ｃ−（ＣＲ５２₂ ）_c5−ＣＲ５３₂ −、−Ｒ５３₂ Ｃ−（ＣＲ５２₂ ）_c5−Ｓ（＝Ｏ）₂ −、−Ｓ（＝Ｏ）₂ −（ＣＲ５２₂ ）_d5−Ｓ（＝Ｏ）₂ −および−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＲ５２₂ ）_d5−Ｓ（＝Ｏ）₂ −のうちのいずれかである。Ｒ５１およびＲ５３のそれぞれは、水素基、アルキル基、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ５１のうちの少なくとも１つは、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかであり、Ｒ５３のうちの少なくとも１つは、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。Ｒ５２は、水素基、アルキル基、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。ａ５、ｅ５およびｎ５のそれぞれは１または２の整数であり、ｂ５およびｄ５のそれぞれは１〜４の整数であり、ｃ５は０〜４の整数であり、ｆ５およびｍ５のそれぞれは１〜３の整数である。）

【0206】

【化20】

（Ｘ６１は、長周期型周期表における１族元素および２族元素のうちのいずれかである。Ｍ６１は、遷移金属、ならびに長周期型周期表における１３族元素、１４族元素および１５族元素のうちのいずれかである。Ｒｆは、フッ素化アルキル基およびフッ素化アリール基のうちのいずれかであり、フッ素化アルキル基およびフッ素化アリール基のそれぞれの炭素数は、１〜１０である。Ｙ６１は、−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＲ６１₂ ）_d6−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｒ６２₂ Ｃ−（ＣＲ６１₂ ）_d6−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｒ６２₂ Ｃ−（ＣＲ６１₂ ）_d6−ＣＲ６２₂ −、−Ｒ６２₂ Ｃ−（ＣＲ６１₂ ）_d6−Ｓ（＝Ｏ）₂ −、−Ｓ（＝Ｏ）₂ −（ＣＲ６１₂ ）_e6−Ｓ（＝Ｏ）₂ −および−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＲ６１₂ ）_e6−Ｓ（＝Ｏ）₂ −のうちのいずれかである。ただし、Ｒ６１は、水素基、アルキル基、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。Ｒ６２は、水素基、アルキル基、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかであり、Ｒ６２のうちの少なくとも１つは、ハロゲン基およびハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。ａ６、ｆ６およびｎ６のそれぞれは１または２の整数であり、ｂ６、ｃ６およびｅ６のそれぞれは１〜４の整数であり、ｄ６は０〜４の整数であり、ｇ６およびｍ６のそれぞれは１〜３の整数である。）

【0207】

なお、１族元素とは、水素（Ｈ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）およびフランシウム（Ｆｒ）である。２族元素とは、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）およびラジウム（Ｒａ）である。１３族元素とは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびタリウム（Ｔｌ）である。１４族元素とは、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）である。１５族元素とは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）である。

【0208】

式（１５）に示した化合物の具体例は、下記の式（１５−１）〜式（１５−６）のそれぞれで表される化合物などである。式（１６）に示した化合物の具体例は、下記の式（１６−１）〜式（１６−８）のそれぞれで表される化合物などである。式（１７）に示した化合物の具体例は、下記の式（１７−１）で表される化合物などである。

【0209】

【化21】

【0210】

【化22】

【0211】

【化23】

【0212】

また、電解質塩は、下記の式（１８）〜式（２０）のそれぞれで表される化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。ｍおよびｎのそれぞれは、互いに同じ値でもよいし、互いに異なる値でもよい。また、ｐ、ｑおよびｒのそれぞれは、互いに同じ値でもよいし、互いに異なる値でもよい。もちろん、ｐ、ｑおよびｒのうちの一部が互いに同じ値でもよい。

【0213】

ＬｉＮ（Ｃ_m Ｆ_2m+1ＳＯ₂ ）（Ｃ_n Ｆ_2n+1 ＳＯ₂ ） …（１８）
（ｍおよびｎのそれぞれは、１以上の整数である。）

【0214】

【化24】

（Ｒ７１は、炭素数＝２〜４である直鎖状または分岐状のパーフルオロアルキレン基である。）

【0215】

ＬｉＣ（Ｃ_p Ｆ_2p+1ＳＯ₂ ）（Ｃ_q Ｆ_2q+1ＳＯ₂ ）（Ｃ_r Ｆ_2r+1ＳＯ₂ ） …（２０）
（ｐ、ｑおよびｒのそれぞれは、１以上の整数である。）

【0216】

式（１８）に示した化合物は、鎖状イミド化合物である。鎖状イミド化合物の具体例は、ビス（フルオロスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ₂ Ｆ）₂ ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（Ｃ₂ Ｆ₅ ＳＯ₂ ）₂ ）、（トリフルオロメタンスルホニル）（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）（Ｃ₂ Ｆ₅ ＳＯ₂ ））、（トリフルオロメタンスルホニル）（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）（Ｃ₃ Ｆ₇ ＳＯ₂ ））および（トリフルオロメタンスルホニル）（ノナフルオロブタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）（Ｃ₄ Ｆ₉ ＳＯ₂ ））などである。

【0217】

式（１９）に示した化合物は、環状イミド化合物である。環状イミド化合物の具体例は、下記の式（１９−１）〜式（１９−４）のそれぞれで表される化合物などである。

【0218】

【化25】

【0219】

式（２０）に示した化合物は、鎖状メチド化合物である。鎖状メチド化合物の具体例は、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₃ ）などである。

【0220】

電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ〜３．０ｍｏｌ／ｋｇであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。

【0221】

［その他］
また、他の材料は、上記以外の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。上記以外の材料は、例えば、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ₂ Ｏ₂ ）およびフルオロリン酸リチウム（Ｌｉ₂ ＰＦＯ₃ ）などのリンフッ素含有塩である。電解液中におけるリンフッ素含有塩の含有量は、特に限定されない。

【0222】

［製造方法］
この電解液は、例えば、以下の手順により製造される。

【0223】

電解液を製造する場合には、例えば、溶媒に電解質塩を加えたのち、その溶媒を撹拌することにより、その溶媒中において電解質塩を溶解または分散させる。続いて、電解質塩が溶解または分散された溶媒に、環状窒素化合物およびニトリル化合物を加えたのち、その溶媒を撹拌することにより、その溶媒中において環状窒素化合物およびニトリル化合物のそれぞれを溶解または分散させる。

【0224】

この場合には、ニトリル化合物として、第１ニトリル化合物だけを用いてもよいし、第２ニトリル化合物だけを用いてもよいし、第１ニトリル化合物と第２ニトリル化合物とを併用してもよい。

【0225】

なお、環状窒素化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。同様に、第１ニトリル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよいと共に、第２ニトリル化合物の種類は、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。

【0226】

これにより、環状窒素化合物と共にニトリ化合物を含む電解液が完成する。この電解液は、例えば、環状窒素化合物と共に第１ニトリル化合物を含んでいてもよいし、環状窒素化合物と共に第２ニトリル化合物を含んでいてもよいし、環状窒素化合物と共に第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物を含んでいてもよい。

【0227】

［作用および効果］
この電解液によれば、環状窒素化合物と共にニトリル化合物（第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物のうちの一方または双方）を含んでいる。この場合には、電解液が環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいない場合とは異なり、上記したように、環状窒素化合物とニトリル化合物との相乗作用により、電解液の化学的安定性が特異的に向上する。よって、電解液の分解反応が著しく抑制されるため、その電解液を用いた二次電池の電池特性を向上させることができる。

【0228】

なお、上記した「電解液が環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいない場合」とは、例えば、以下の場合である。第１に、電解液が環状窒素化合物だけを含んでいるため、その電解液がニトリル化合物を含んでいない場合である。第２に、電解液がニトリル化合物だけを含んでいるため、その電解液が環状窒素化合物を含んでいない場合である。第３に、電解液が環状窒素化合物もニトリル化合物も含んでいない場合である。

【0229】

特に、式（１）〜式（６）のそれぞれに関して、ハロゲン基がフッ素基などであり、１価の炭化水素基がアルキル基などであり、１価のハロゲン化炭化水素基が１価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基であれば、電解液の化学的安定性がより向上する。よって、電解液の分解反応がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

【0230】

また、式（７）に関して、ｎ価の炭化水素基が炭化水素からｎ個の水素基が脱離された基であり、ｎ価のハロゲン化炭化水素基がｎ価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基であり、ｎ価の酸素含有基が酸素系結合基などであり、ｎ価の窒素含有基が窒素系結合基などであり、ｎ価の硫黄含有基が硫黄系結合基などであり、ｎ価のリン含有基がリン系結合基などであり、ハロゲン元素がフッ素などであれば、電解液の化学的安定性がより向上する。よって、電解液の分解反応がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

【0231】

また、式（８）に関して、金属元素がリチウムなどであり、ハロゲン基がフッ素基などであり、１価の炭化水素基がアルキル基などであり、１価のハロゲン化炭化水素基が１価の炭化水素基のうちの１個または２個以上の水素基がハロゲン基により置換された基であり、１価の酸素含有基が酸素系結合基などであり、１価の窒素含有基が窒素系結合基などであり、１価の硫黄含有基が硫黄系結合基などであり、１価のリン含有基がリン系結合基などであり、ハロゲン元素がフッ素などであれば、電解液の化学的安定性がより向上する。よって、電解液の分解反応がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

【0232】

また、Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれがフッ素基および１価のフッ素化炭化水素基のうちのいずれかであれば、電解液の化学的安定性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。この場合には、１価のフッ素化炭化水素基がパーフルオロアルキル基であり、そのパーフルオロアルキル基の炭素数が１〜３であれば、電解液の化学的安定性がさらに向上するため、さらに高い効果を得ることができる。

【0233】

また、Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれがフッ素基であるか、またはＲ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれが１価のフッ素化炭化水素基であれば、電解液の化学的安定性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。

【0234】

また、第２ニトリル化合物が式（９）に示した化合物を含んでいれば、電解液の化学的安定性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。この場合には、Ｒ１２７がアルキレン基であり、そのアルキレン基の炭素数が１〜８であれば、電解液の化学的安定性がさらに向上するため、さらに高い効果を得ることができる。

【0235】

また、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれがニトリル基であれば、電解液の化学的安定性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。

【0236】

また、電解液中における環状窒素化合物の含有量が０．１重量％〜３重量％であり、電解液中における第１ニトリル化合物の含有量が１重量％〜５重量％であり、電解液中における第２ニトリル化合物の含有量が０．１重量％〜１重量％であれば、電解液の化学的安定性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。

【0237】

＜２．二次電池＞
次に、上記した電解液を用いた二次電池に関して説明する。

【0238】

＜２−１．リチウムイオン二次電池（円筒型）＞
図１は、二次電池の断面構成を表しており、図２は、図１に示した巻回電極体２０の一部の断面構成を拡大している。

【0239】

ここで説明する二次電池は、例えば、電極反応物質であるリチウムの吸蔵放出により負極２２の容量が得られるリチウムイオン二次電池である。

【0240】

［全体構成］
この二次電池は、いわゆる円筒型の電池構造を有しており、例えば、図１に示したように、中空円柱状の電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電池素子である巻回電極体２０とが収納されている。巻回電極体２０では、例えば、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とが積層されたのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３が巻回されている。この巻回電極体２０には、液状の電解質である電解液が含浸されている。

【0241】

電池缶１１は、例えば、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有しており、例えば、鉄、アルミニウムおよびそれらの合金などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。この電池缶１１の表面には、ニッケルなどが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板１２，１３は、巻回電極体２０を挟むと共にその巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。

【0242】

電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、安全弁機構１５と、熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子）１６とがガスケット１７を介してかしめられている。これにより、電池缶１１は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により形成されている。安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６のそれぞれは、電池蓋１４の内側に設けられており、その安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されている。この安全弁機構１５では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上になると、ディスク板１５Ａが反転する。これにより、電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続が切断される。大電流に起因する異常な発熱を防止するために、熱感抵抗素子１６の抵抗は、温度の上昇に応じて増加する。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により形成されており、そのガスケット１７の表面には、アスファルトなどが塗布されていてもよい。

【0243】

巻回電極体２０の巻回中心には、例えば、センターピン２４が挿入されている。ただし、センターピン２４は、巻回電極体２０の巻回中心に挿入されていなくてもよい。正極２１には、正極リード２５が取り付けられていると共に、負極２２には、負極リード２６が取り付けられている。正極リード２５は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料を含んでいる。この正極リード２５は、例えば、安全弁機構１５に取り付けられていると共に、電池蓋１４と電気的に接続されている。負極リード２６は、例えば、ニッケルなどの導電性材料を含んでいる。この負極リード２６は、例えば、電池缶１１に取り付けられており、その電池缶１１と電気的に接続されている。

【0244】

［正極］
正極２１は、例えば、図２に示したように、正極集電体２１Ａと、その正極集電体２１Ａの両面に設けられた正極活物質層２１Ｂとを含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、正極集電体２１Ａの片面だけに設けられていてもよい。

【0245】

正極集電体２１Ａは、例えば、導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。導電性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料である。この正極集電体２１Ａは、単層でもよいし、多層でもよい。

【0246】

正極活物質層２１Ｂは、正極活物質として、リチウムを吸蔵放出可能である正極材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、正極活物質に加えて、正極結着剤および正極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0247】

正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましく、より具体的には、リチウム含有複合酸化物およびリチウム含有リン酸化合物のうちのいずれか一方または双方であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。

【0248】

リチウム含有複合酸化物は、リチウムと１または２以上の他元素（リチウム以外の元素）とを構成元素として含む酸化物であり、例えば、層状岩塩型およびスピネル型などのうちのいずれかの結晶構造を有している。リチウム含有リン酸化合物は、リチウムと１または２以上の他元素とを構成元素として含むリン酸化合物であり、例えば、オリビン型などの結晶構造を有している。

【0249】

他元素の種類は、任意の元素のうちのいずれか１種類または２種類以上であれば、特に限定されない。中でも、他元素は、長周期型周期表における２族〜１５族に属する元素のうちのいずれか１種類または２種類以上であることが好ましい。より具体的には、他元素は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）のうちのいずれか１種類または２種類以上の金属元素を含んでいることがより好ましい。高い電圧が得られるからである。

【0250】

層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物は、例えば、下記の式（２１）〜式（２３）のそれぞれで表される化合物などである。

【0251】

Ｌｉ_a Ｍｎ_(1-b-c) Ｎｉ_b Ｍ１１_c Ｏ_(2-d) Ｆ_e ・・・（２１）
（Ｍ１１は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）のうちの少なくとも１種である。ａ〜ｅは、０．８≦ａ≦１．２、０＜ｂ＜０.５、０≦ｃ≦０.５、（ｂ＋ｃ）＜１、−０．１≦ｄ≦０．２および０≦ｅ≦０．１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ａは完全放電状態の値である。）

【0252】

Ｌｉ_a Ｎｉ_(1-b) Ｍ１２_b Ｏ_(2-c) Ｆ_d ・・・（２２）
（Ｍ１２は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）のうちの少なくとも１種である。ａ〜ｄは、０．８≦ａ≦１．２、０．００５≦ｂ≦０．５、−０．１≦ｃ≦０．２および０≦ｄ≦０．１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ａは完全放電状態の値である。）

【0253】

Ｌｉ_a Ｃｏ_(1-b) Ｍ１３_b Ｏ_(2-c) Ｆ_d ・・・（２３）
（Ｍ１３は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）のうちの少なくとも１種である。ａ〜ｄは、０．８≦ａ≦１．２、０≦ｂ＜０．５、−０．１≦ｃ≦０．２および０≦ｄ≦０．１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ａは完全放電状態の値である。）

【0254】

層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物の具体例は、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＣｏ_0.98Ａｌ_0.01Ｍｇ_0.01Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.5 Ｃｏ_0.2 Ｍｎ_0.3 Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.8 Ｃｏ_0.15Ａｌ_0.05Ｏ₂ 、ＬｉＮｉ_0.33Ｃｏ_0.33Ｍｎ_0.33Ｏ₂ 、Ｌｉ_1.2 Ｍｎ_0.52Ｃｏ_0.175 Ｎｉ_0.1 Ｏ₂ およびＬｉ_1.15（Ｍｎ_0.65Ｎｉ_0.22Ｃｏ_0.13）Ｏ₂ などである。

【0255】

なお、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物がニッケル、コバルト、マンガンおよびアルミニウムを構成元素として含む場合には、そのニッケルの原子比率は、５０原子％以上であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。

【0256】

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物は、例えば、下記の式（２４）で表される化合物などである。

【0257】

Ｌｉ_a Ｍｎ_(2-b) Ｍ１４_b Ｏ_c Ｆ_d ・・・（２４）
（Ｍ１４は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）のうちの少なくとも１種である。ａ〜ｄは、０．９≦ａ≦１．１、０≦ｂ≦０．６、３．７≦ｃ≦４．１および０≦ｄ≦０．１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ａは完全放電状態の値である。）

【0258】

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物の具体例は、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などである。

【0259】

オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有リン酸化合物は、例えば、下記の式（２５）で表される化合物などである。

【0260】

Ｌｉ_a Ｍ１５ＰＯ₄ ・・・（２５）
（Ｍ１５は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）のうちの少なくとも１種である。ａは、０．９≦ａ≦１．１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ａは完全放電状態の値である。）

【0261】

オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有リン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ₄ 、ＬｉＭｎＰＯ₄ 、ＬｉＦｅ_0.5 Ｍｎ_0.5 ＰＯ₄ およびＬｉＦｅ_0.3 Ｍｎ_0.7 ＰＯ₄ などである。

【0262】

なお、リチウム含有複合酸化物は、下記の式（２６）で表される化合物などでもよい。

【0263】

（Ｌｉ₂ ＭｎＯ₃ ）_x （ＬｉＭｎＯ₂ ）_1-x ・・・（２６）
（ｘは、０≦ｘ≦１を満たす。ただし、リチウムの組成は充放電状態に応じて異なり、ｘは完全放電状態の値である。）

【0264】

この他、正極材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物および導電性高分子などのうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンおよびポリチオフェンなどである。ただし、正極材料は、上記以外の他の材料でもよい。

【0265】

正極結着剤は、例えば、合成ゴムおよび高分子化合物などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリフッ化ビニリデンおよびポリイミドなどである。

【0266】

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。この炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料および導電性高分子などでもよい。

【0267】

［負極］
負極２２は、例えば、図２に示したように、負極集電体２２Ａと、その負極集電体２２Ａの両面に設けられた負極活物質層２２Ｂとを含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、負極集電体２２Ａの片面だけに設けられていてもよい。

【0268】

負極集電体２２Ａは、例えば、導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。導電性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料である。この負極集電体２２Ａは、単層でもよいし、多層でもよい。

【0269】

負極集電体２２Ａの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極集電体２２Ａに対する負極活物質層２２Ｂの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層２２Ｂと対向する領域において、負極集電体２２Ａの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法などである。電解処理では、電解槽中において電解法により負極集電体２２Ａの表面に微粒子が形成されるため、その負極集電体２２Ａの表面に凹凸が設けられる。電解法により作製された銅箔は、一般的に、電解銅箔と呼ばれている。

【0270】

負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵放出可能である負極材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、負極活物質に加えて、負極結着剤および負極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0271】

充電途中において意図せずにリチウム金属が負極２２に析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は、正極２１の放電容量よりも大きいことが好ましい。すなわち、リチウムを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極２１の電気化学当量よりも大きいことが好ましい。

【0272】

負極材料は、例えば、炭素材料のうちのいずれか１種類または２種類以上である。リチウムの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層２２Ｂの導電性が向上するからである。

【0273】

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛などである。ただし、難黒鉛化性炭素における（００２）面の面間隔は、０．３７ｎｍ以上であることが好ましいと共に、黒鉛における（００２）面の面間隔は、０．３４ｎｍ以下であることが好ましい。より具体的には、炭素材料は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭およびカーボンブラック類などである。このコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスおよび石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂およびフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成（炭素化）されたものである。この他、炭素材料は、約１０００℃以下の温度で熱処理された低結晶性炭素でもよいし、非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状および鱗片状のうちのいずれでもよい。

【0274】

また、負極材料は、例えば、金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料（金属系材料）である。高いエネルギー密度が得られるからである。

【0275】

金属系材料は、単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、それらのうちの２種類以上でもよいし、それらのうちの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。ただし、合金には、２種類以上の金属元素からなる材料に加えて、１種類以上の金属元素と１種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれる。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。この金属系材料の組織は、例えば、固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物およびそれらの２種類以上の共存物などである。

【0276】

上記した金属元素および半金属元素は、例えば、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上である。具体的には、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）および白金（Ｐｔ）などである。

【0277】

中でも、ケイ素およびスズのうちの一方または双方が好ましい。リチウムを吸蔵放出する能力が優れているため、著しく高いエネルギー密度が得られるからである。

【0278】

ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、ケイ素の単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、スズの単体、合金および化合物のうちのいずれでもよいし、それらのうちの２種類以上でもよいし、それらのうちの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。ここで説明する単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体（微量の不純物を含んでいてもよい）を意味しており、必ずしも純度１００％を意味しているわけではない。

【0279】

ケイ素の合金は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。なお、ケイ素の化合物は、例えば、ケイ素以外の構成元素として、ケイ素の合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0280】

ケイ素の合金およびケイ素の化合物のそれぞれの具体例は、ＳｉＢ₄ 、ＳｉＢ₆ 、Ｍｇ₂ Ｓｉ、Ｎｉ₂ Ｓｉ、ＴｉＳｉ₂ 、ＭｏＳｉ₂ 、ＣｏＳｉ₂ 、ＮｉＳｉ₂ 、ＣａＳｉ₂ 、ＣｒＳｉ₂ 、Ｃｕ₅ Ｓｉ、ＦｅＳｉ₂ 、ＭｎＳｉ₂ 、ＮｂＳｉ₂ 、ＴａＳｉ₂ 、ＶＳｉ₂ 、ＷＳｉ₂ 、ＺｎＳｉ₂ 、ＳｉＣ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ｓｉ₂ Ｎ₂ Ｏ、ＳｉＯ_v （０＜ｖ≦２）、およびＬｉＳｉＯなどである。なお、ＳｉＯ_v におけるｖは、０．２＜ｖ＜１．４でもよい。

【0281】

スズの合金は、例えば、スズ以外の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、炭素および酸素などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。なお、スズの化合物は、例えば、スズ以外の構成元素として、スズの合金に関して説明した一連の元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0282】

スズの合金およびスズの化合物の具体例は、ＳｎＯ_w （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ₃ 、ＬｉＳｎＯおよびＭｇ₂ Ｓｎなどである。

【0283】

特に、スズを構成元素として含む材料は、例えば、第１構成元素であるスズと共に第２構成元素および第３構成元素を含む材料（Ｓｎ含有材料）であることが好ましい。第２構成元素は、例えば、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、インジウム、セシウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル、タングステン、ビスマスおよびケイ素などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。第３構成元素は、例えば、ホウ素、炭素、アルミニウムおよびリンなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。Ｓｎ含有材料が第２および第３構成元素を含んでいることで、高い電池容量および優れたサイクル特性などが得られるからである。

【0284】

中でも、Ｓｎ含有材料は、スズとコバルトと炭素とを構成元素として含む材料（ＳｎＣｏＣ含有材料）であることが好ましい。このＳｎＣｏＣ含有材料では、例えば、炭素の含有量が９．９質量％〜２９．７質量％、スズおよびコバルトの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が２０質量％〜７０質量％である。高いエネルギー密度が得られるからである。

【0285】

ＳｎＣｏＣ含有材料は、スズとコバルトと炭素とを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相は、リチウムと反応可能な反応相であるため、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この反応相のＸ線回折により得られる回折ピークの半値幅（回折角２θ）は、特定Ｘ線としてＣｕＫα線を用いると共に挿引速度を１°／ｍｉｎとした場合において、１°以上であることが好ましい。リチウムがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部が含まれている相を含んでいる場合もある。

【0286】

Ｘ線回折により得られた回折ピークがリチウムと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、リチウムとの電気化学的反応の前後におけるＸ線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、リチウムとの電気化学的反応の前後において回折ピークの位置が変化すれば、リチウムと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが２θ＝２０°〜５０°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を含んでおり、主に、炭素の存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。

【0287】

ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素のうちの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。スズなどの凝集または結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態に関しては、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて確認可能である。市販の装置では、例えば、軟Ｘ線としてＡｌ−Ｋα線またはＭｇ−Ｋα線などが用いられる。炭素のうちの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）の合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。なお、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークは、８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面に表面汚染炭素が存在しているため、その表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとして、そのピークをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定において、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形で得られる。このため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することで、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。

【0288】

このＳｎＣｏＣ含有材料は、構成元素がスズ、コバルトおよび炭素だけである材料（ＳｎＣｏＣ）に限られない。このＳｎＣｏＣ含有材料は、例えば、スズ、コバルトおよび炭素に加えて、さらにケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン、ガリウムおよびビスマスなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含んでいてもよい。

【0289】

ＳｎＣｏＣ含有材料の他、スズとコバルトと鉄と炭素とを構成元素として含む材料（ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料）も好ましい。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の組成は、任意である。一例を挙げると、鉄の含有量を少なめに設定する場合は、炭素の含有量が９．９質量％〜２９．７質量％、鉄の含有量が０．３質量％〜５．９質量％、スズおよびコバルトの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％〜７０質量％である。また、鉄の含有量を多めに設定する場合は、炭素の含有量が１１．９質量％〜２９．７質量％、スズ、コバルトおよび鉄の含有量の割合（（Ｃｏ＋Ｆｅ）／（Ｓｎ＋Ｃｏ＋Ｆｅ））が２６．４質量％〜４８．５質量％、コバルトおよび鉄の含有量の割合（Ｃｏ／（Ｃｏ＋Ｆｅ））が９．９質量％〜７９．５質量％である。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。なお、ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の物性（半値幅など）は、上記したＳｎＣｏＣ含有材料の物性と同様である。

【0290】

この他、負極材料は、例えば、金属酸化物および高分子化合物などのうちのいずれか１種類または２種類以上でもよい。金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムおよび酸化モリブデンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンおよびポリピロールなどである。

【0291】

中でも、負極材料は、以下の理由により、炭素材料および金属系材料の双方を含んでいることが好ましい。

【0292】

金属系材料、特に、ケイ素およびスズのうちの一方または双方を構成元素として含む材料は、理論容量が高いという利点を有する反面、充放電時において激しく膨張収縮しやすいという懸念点を有する。一方、炭素材料は、理論容量が低いという懸念点を有する反面、充放電時において膨張収縮しにくいという利点を有する。よって、炭素材料および金属系材料の双方を用いることで、高い理論容量（言い替えれば電池容量）を得つつ、充放電時の膨張収縮が抑制される。

【0293】

負極活物質層２２Ｂは、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法（焼結法）などのうちのいずれか１種類または２種類以上の方法により形成されている。塗布法とは、例えば、粒子（粉末）状の負極活物質を負極結着剤などと混合したのち、その混合物を有機溶剤などに分散させてから負極集電体２２Ａに塗布する方法である。気相法は、例えば、物理堆積法および化学堆積法などである。より具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長、化学気相成長（ＣＶＤ）法およびプラズマ化学気相成長法などである。液相法は、例えば、電解鍍金法および無電解鍍金法などである。溶射法とは、溶融状態または半溶融状態の負極活物質を負極集電体２２Ａに噴き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法を用いて、有機溶剤などに分散された混合物を負極集電体２２Ａに塗布したのち、負極結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。この焼成法としては、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法およびホットプレス焼成法などを用いることができる。

【0294】

この二次電池では、上記したように、充電途中において負極２２にリチウムが意図せずに析出することを防止するために、リチウムを吸蔵および放出することが可能である負極材料の電気化学当量は、正極の電気化学当量よりも大きくなっている。また、完全充電時の開回路電圧（すなわち電池電圧）が４．２５Ｖ以上であると、その完全充電時の開回路電圧が４．２０Ｖである場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られる。

【0295】

完全充電時の開回路電圧は、特に限定されないが、上記したように、４．２５Ｖ以上であることが好ましい。中でも、完全充電時の開回路電圧は、４．３５Ｖ以上であることがより好ましい。完全充電時の開回路電圧を著しく高くしても、上記した環状窒素化合物、第１ニトリル化合物および第２ニトリル化合物に起因する利点が得られるため、優れた電池特性が得られるからである。

【0296】

［セパレータ］
セパレータ２３は、例えば、図２に示したように、正極２１と負極２２との間に配置されている。このセパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離すると共に、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させる。

【0297】

このセパレータ２３は、例えば、合成樹脂およびセラミックなどの多孔質膜のうちのいずれか１種類または２種類以上であり、２種類以上の多孔質膜の積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどである。

【0298】

特に、セパレータ２３は、例えば、上記した多孔質膜（基材層）と、その基材層の片面または両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極２１および負極２２のそれぞれに対するセパレータ２３の密着性が向上するため、巻回電極体２０の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に、基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても抵抗が上昇しにくくなると共に、電池膨れが抑制される。

【0299】

高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン以外でもよい。この高分子化合物層を形成する場合には、例えば、有機溶剤などに高分子化合物が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。この高分子化合物層は、例えば、無機粒子などの絶縁性粒子のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。無機粒子の種類は、例えば、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムなどである。

【0300】

［電解液］
巻回電極体２０には、上記したように、電解液が含浸されている。この電解液は、上記した本技術の電解液と同様の構成を有している。すなわち、電解液は、環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいる。

【0301】

［動作］
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。

【0302】

充電時には、正極２１からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電時には、負極２２からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して正極２１に吸蔵される。

【0303】

［製造方法］
この二次電池は、例えば、以下の手順により製造される。

【0304】

正極２１を作製する場合には、最初に、正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを混合することにより、正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層２１Ｂを形成する。続いて、必要に応じて正極活物質層２１Ｂを加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。

【0305】

負極２２を作製する場合には、上記した正極２１と同様の手順により、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂを形成する。具体的には、負極活物質と、負正極結着剤および負極導電剤などとを混合することにより、負極合剤としたのち、有機溶剤などに負極合剤を分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層２２Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。

【0306】

二次電池を組み立てる場合には、溶接法などを用いて正極集電体２１Ａに正極リード２５を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体２２Ａに負極リード２６を取り付ける。続いて、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とを積層したのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させることにより、巻回電極体２０を形成する。続いて、巻回電極体２０の巻回中心にセンターピン２４を挿入する。

【0307】

続いて、一対の絶縁板１２，１３で巻回電極体２０を挟みながら、その巻回電極体２０を電池缶１１の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に取り付けると共に、溶接法などを用いて負極リード２６の先端部を電池缶１１に取り付ける。続いて、電池缶１１の内部に電解液を注入することにより、その電解液を巻回電極体２０に含浸させる。最後に、ガスケット１７を介して電池缶１１の開口端部に電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６をかしめる。これにより、円筒型の二次電池が完成する。

【0308】

［作用および効果］
この円筒型のリチウムイオン二次電池によれば、電解液が本技術の電解液と同様の構成を有しているので、上記したように、環状窒素化合物とニトリル化合物との相乗作用により、その電解液の化学的安定性が特異的に向上する。よって、電解液の分解反応が著しく抑制されるため、優れた電池特性を得ることができる。

【0309】

特に、負極活物質が炭素材料および金属系材料のうちの一方または双方を含んでいれば、高いエネルギー密度（電池容量）が得られる。また、高反応性を有する負極活物質の表面において電解液の分解反応性が進行しやすい場合においても、その電解液の分解反応が十分に抑制される。よって、より高い効果を得ることができる。

【0310】

円筒型のリチウムイオン二次電池に関する他の作用および効果は、本技術の電解液に関する作用および効果と同様である。

【0311】

＜２−２．リチウムイオン二次電池（ラミネートフィルム型）＞
図３は、他の二次電池の斜視構成を表しており、図４は、図３に示した巻回電極体３０のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を表している。なお、図３では、巻回電極体３０と外装部材４０とを離間させた状態を示している。

【0312】

以下の説明では、既に説明した円筒型の二次電池の構成要素を随時引用する。

【0313】

［全体構成］
この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型の電池構造を有するリチウムイオン二次電池であり、例えば、図３に示したように、フィルム状の外装部材４０の内部に、電池素子である巻回電極体３０が収納されている。巻回電極体３０では、例えば、セパレータ３５および電解質層３６を介して正極３３と負極３４とが積層されたのち、その正極３３、負極３４、セパレータ３５および電解質層３６が巻回されている。正極３３には、正極リード３１が取り付けられていると共に、負極３４には、負極リード３２が取り付けられている。巻回電極体３０の最外周部は、保護テープ３７により保護されている。

【0314】

正極リード３１および負極リード３２のそれぞれは、例えば、外装部材４０の内部から外部に向かって同一方向に導出されている。正極リード３１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。負極リード３２は、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）およびステンレスなどの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。これらの導電性材料は、例えば、薄板状または網目状である。

【0315】

外装部材４０は、例えば、図３に示した矢印Ｒの方向に折り畳み可能な１枚のフィルムであり、その外装部材４０の一部には、巻回電極体３０を収納するための窪みが設けられている。この外装部材４０は、例えば、融着層と、金属層と、表面保護層とがこの順に積層されたラミネートフィルムである。二次電池の製造工程では、融着層同士が巻回電極体３０を介して対向するように外装部材４０が折り畳まれたのち、その融着層の外周縁部同士が融着される。ただし、外装部材４０は、２枚のラミネートフィルムが接着剤などを介して貼り合わされたものでもよい。融着層は、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのうちのいずれか１種類または２種類以上のフィルムである。金属層は、例えば、アルミニウム箔などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。表面保護層は、例えば、ナイロンおよびポリエチレンテレフタレートなどのうちのいずれか１種類または２種類以上のフィルムである。

【0316】

中でも、外装部材４０は、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔と、ナイロンフィルムとがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムであることが好ましい。ただし、外装部材４０は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレンなどの高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。

【0317】

外装部材４０と正極リード３１との間には、例えば、外気の侵入を防止するために密着フィルム４１が挿入されている。また、外装部材４０と負極リード３２との間には、例えば、上記した密着フィルム４１が挿入されている。この密着フィルム４１は、正極リード３１および負極リード３２の双方に対して密着性を有する材料を含んでいる。この密着性を有する材料は、例えば、ポリオレフィン樹脂などであり、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのうちのいずれか１種類または２種類以上である。

【0318】

［正極、負極およびセパレータ］
正極３３は、例えば、正極集電体３３Ａおよび正極活物質層３３Ｂを含んでいると共に、負極３４は、例えば、負極集電体３４Ａおよび負極活物質層３４Ｂを含んでいる。正極集電体３３Ａ、正極活物質層３３Ｂ、負極集電体３４Ａおよび負極活物質層３４Ｂのそれぞれの構成は、例えば、正極集電体２１Ａ、正極活物質層２１Ｂ、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂのそれぞれの構成と同様である。セパレータ３５の構成は、例えば、セパレータ２３の構成と同様である。

【0319】

電解質層３６は、電解液と、高分子化合物とを含んでおり、その電解液は、本技術の電解液と同様の構成を有している。すなわち、電解液は、環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいる。ここで説明する電解質層３６は、いわゆるゲル状の電解質であり、高分子化合物により電解液が保持されている。高いイオン伝導率（例えば、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上）が得られると共に、電解液の漏液が防止されるからである。なお、電解質層３６は、さらに、添加剤などの他の材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

【0320】

高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンおよびポリカーボネートなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。この他、高分子化合物は、共重合体でもよい。この共重合体は、例えば、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体などである。中でも、単独重合体としては、ポリフッ化ビニリデンが好ましいと共に、共重合体としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロピレンとの共重合体が好ましい。電気化学的に安定だからである。

【0321】

ゲル状の電解質である電解質層３６において、電解液に含まれる溶媒とは、液状の材料だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、その高分子化合物も非水溶媒に含まれる。

【0322】

なお、電解質層３６に代えて、電解液をそのまま用いてもよい。この場合には、電解液が巻回電極体３０に含浸される。

【0323】

［動作］
この二次電池は、例えば、以下のように動作する。

【0324】

充電時には、正極３３からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解質層３６を介して負極３４に吸蔵される。一方、放電時には、負極３４からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解質層３６を介して正極３３に吸蔵される。

【0325】

［製造方法］
ゲル状の電解質層３６を備えた二次電池は、例えば、以下の３種類の手順により製造される。

【0326】

第１手順では、正極２１および負極２２と同様の作製手順により、正極３３および負極３４を作製する。すなわち、正極３３を作製する場合には、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂを形成すると共に、負極３４を作製する場合には、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂを形成する。

【0327】

続いて、電解液と、高分子化合物と、有機溶剤などとを混合することにより、前駆溶液を調製する。続いて、正極３３に前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させることにより、ゲル状の電解質層３６を形成する。また、負極３４に前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させることにより、ゲル状の電解質層３６を形成する。

【0328】

続いて、溶接法などを用いて正極集電体３３Ａに正極リード３１を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体３４Ａに負極リード３２を取り付ける。続いて、セパレータ３５を介して正極３３と負極３４とを積層したのち、その正極３３、負極３４およびセパレータ３５を巻回させることにより、巻回電極体３０を形成する。続いて、巻回電極体３０の最外周部に、保護テープ３７を貼り付ける。続いて、巻回電極体３０を挟むように外装部材４０を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の外周縁部同士を接着させることにより、その外装部材４０の内部に巻回電極体３０を封入する。この場合には、正極リード３１と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入すると共に、負極リード３２と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入する。

【0329】

第２手順では、正極３３に正極リード３１を取り付けると共に、負極３４に負極リード３２を取り付ける。

【0330】

続いて、セパレータ３５を介して正極３３と負極３４とを積層してから巻回させることにより、巻回電極体３０の前駆体である巻回体を作製したのち、その巻回体の最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、巻回電極体３０を挟むように外装部材４０を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０のうちの一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させることにより、袋状の外装部材４０の内部に巻回体を収納する。

【0331】

続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを混合することにより、電解質用組成物を調製する。続いて、袋状の外装部材４０の内部に電解質用組成物を注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０を密封する。続いて、モノマーを熱重合させることにより、高分子化合物を形成する。これにより、高分子化合物により電解液が保持されるため、ゲル状の電解質層３６が形成される。

【0332】

第３手順では、高分子化合物層が形成されたセパレータ３５を用いることを除き、上記した第２手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材４０の内部に収納する。

【0333】

続いて、電解液を調製して外装部材４０の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の開口部を密封する。続いて、外装部材４０に加重をかけながら加熱することにより、高分子化合物層を介してセパレータ３５を正極３３に密着させると共に、高分子化合物層を介してセパレータ３５を負極３４に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物層のそれぞれに含浸すると共に、その高分子化合物層のそれぞれがゲル化するため、電解質層３６が形成される。

【0334】

この第３手順では、第１手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第３手順では、第２手順と比較して、非水溶媒およびモノマー（高分子化合物の原料）などが電解質層３６中にほとんど残存しないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極３３、負極３４およびセパレータ３５のそれぞれと電解質層３６とが十分に密着する。

【0335】

［作用および効果］
このラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池によれば、電解質層３６が電解液を含んでおり、その電解液が本技術の電解液と同様の構成を有している。よって、上記した円筒型のリチウムイオン二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池に関する他の作用および効果は、円筒型のリチウムイオン二次電池に関する作用および効果と同様である。

【0336】

＜２−３．リチウム金属二次電池＞
ここで説明する二次電池は、リチウム金属の析出溶解により負極２２の容量が得られる円筒型のリチウム金属二次電池である。この二次電池は、負極活物質層２２Ｂがリチウム金属により形成されていることを除き、上記した円筒型のリチウムイオン二次電池と同様の構成を有していると共に、同様の手順により製造される。

【0337】

この二次電池では、負極活物質としてリチウム金属が用いられているため、高いエネルギー密度が得られる。負極活物質層２２Ｂは、組み立て時から既に存在してもよいが、組み立て時には存在しておらず、充電時に析出したリチウム金属により形成されてもよい。また、負極活物質層２２Ｂを集電体として利用することで、負極集電体２２Ａを省略してもよい。

【0338】

この二次電池は、例えば、以下のように動作する。充電時には、正極２１からリチウムイオンが放出されると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して負極集電体２２Ａの表面にリチウム金属となって析出する。一方、放電時には、負極活物質層２２Ｂからリチウム金属がリチウムイオンとなって電解液中に溶出すると共に、そのリチウムイオンが電解液を介して正極２１に吸蔵される。

【0339】

この円筒型のリチウム金属二次電池によれば、電解液が本技術の電解液と同様の構成を有しているので、上記したリチウムイオン二次電池と同様の理由により、優れた電池特性を得ることができる。リチウム金属二次電池に関する他の作用および効果は、リチウムイオン二次電池に関する作用および効果と同様である。

【0340】

なお、ここで説明したリチウム金属二次電池の構成は、円筒型の二次電池に代えて、ラミネートフィルム型の二次電池に適用されてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

【0341】

＜３．二次電池の用途＞
次に、上記した二次電池の適用例に関して説明する。

【0342】

二次電池の用途は、その二次電池を駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして利用可能である機械、機器、器具、装置およびシステム（複数の機器などの集合体）などであれば、特に限定されない。電源として用いられる二次電池は、主電源でもよいし、補助電源でもよい。主電源とは、他の電源の有無に関係なく、優先的に用いられる電源である。補助電源は、例えば、主電源の代わりに用いられる電源でもよいし、必要に応じて主電源から切り替えられる電源でもよい。二次電池を補助電源として用いる場合には、主電源の種類は二次電池に限られない。

【0343】

二次電池の用途は、例えば、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビおよび携帯用情報端末などの電子機器（携帯用電子機器を含む）である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに搭載される電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。もちろん、二次電池の用途は、上記以外の用途でもよい。

【0344】

中でも、二次電池は、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器などに適用されることが有効である。これらの用途では優れた電池特性が要求されるため、本技術の二次電池を用いることにより、有効に性能向上を図ることができるからである。なお、電池パックは、二次電池を用いた電源である。この電池パックは、後述するように、単電池を用いてもよいし、組電池を用いてもよい。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車（ハイブリッド自動車など）でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されているため、その電力を利用して家庭用の電気製品などを使用することが可能である。電動工具は、二次電池を駆動用の電源として可動部（例えばドリルなど）が可動する工具である。電子機器は、二次電池を駆動用の電源（電力供給源）として各種機能を発揮する機器である。

【0345】

ここで、二次電池のいくつかの適用例に関して具体的に説明する。なお、以下で説明する適用例の構成は、あくまで一例であるため、その適用例の構成は、適宜変更可能である。

【0346】

＜３−１．電池パック（単電池）＞
図５は、単電池を用いた電池パックの斜視構成を表している。図６は、図５に示した電池パックのブロック構成を表している。なお、図５では、電池パックが分解された状態を示している。

【0347】

ここで説明する電池パックは、１つの本技術の二次電池を用いた簡易型の電池パック（いわゆるソフトパック）であり、例えば、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。この電池パックは、例えば、図５に示したように、ラミネートフィルム型の二次電池である電源１１１と、その電源１１１に接続される回路基板１１６とを備えている。この電源１１１には、正極リード１１２および負極リード１１３が取り付けられている。

【0348】

電源１１１の両側面には、一対の粘着テープ１１８，１１９が貼り付けられている。回路基板１１６には、保護回路（ＰＣＭ：Protection・Circuit・Module ）が形成されている。この回路基板１１６は、タブ１１４を介して正極１１２に接続されていると共に、タブ１１５を介して負極リード１１３に接続されている。また、回路基板１１６は、外部接続用のコネクタ付きリード線１１７に接続されている。なお、回路基板１１６が電源１１１に接続された状態において、その回路基板１１６は、ラベル１２０および絶縁シート１２１により保護されている。このラベル１２０が貼り付けられることにより、回路基板１１６および絶縁シート１２１などは固定されている。

【0349】

また、電池パックは、例えば、図６に示したように、電源１１１と、回路基板１１６とを備えている。回路基板１１６は、例えば、制御部１２１と、スイッチ部１２２と、ＰＴＣ素子１２３と、温度検出部１２４とを備えている。電源１１１は、正極端子１２５および負極端子１２７を介して外部と接続されることが可能であるため、その電源１１１は、正極端子１２５および負極端子１２７を介して充放電される。温度検出部１２４は、温度検出端子（いわゆるＴ端子）１２６を用いて温度を検出する。

【0350】

制御部１２１は、電池パック全体の動作（電源１１１の使用状態を含む）を制御する。この制御部１２１は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリなどを含んでいる。

【0351】

この制御部１２１は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達すると、スイッチ部１２２を切断させることにより、電源１１１の電流経路に充電電流が流れないようにする。また、制御部１２１は、例えば、充電時において大電流が流れると、スイッチ部１２２を切断させることにより、充電電流を遮断する。

【0352】

一方、制御部１２１は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達すると、スイッチ部１２２を切断させることにより、電源１１１の電流経路に放電電流が流れないようにする。また、制御部１２１は、例えば、放電時において大電流が流れると、スイッチ部１２２を切断させることにより、放電電流を遮断する。

【0353】

なお、過充電検出電圧は、例えば、４．２Ｖ±０．０５Ｖであると共に、過放電検出電圧は、例えば、２．４Ｖ±０．１Ｖである。

【0354】

スイッチ部１２２は、制御部１２１の指示に応じて、電源１１１の使用状態、すなわち電源１１１と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ部１２２は、例えば、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチなどを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチのそれぞれは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチである。なお、充放電電流は、例えば、スイッチ部１２２のＯＮ抵抗に基づいて検出される。

【0355】

温度検出部１２４は、電源１１１の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部１２１に出力する。この温度検出部１２４は、例えば、サーミスタなどの温度検出素子を含んでいる。なお、温度検出部１２４により測定される温度の測定結果は、異常発熱時において制御部１２１が充放電制御を行う場合、残容量の算出時において制御部１２１が補正処理を行う場合などに用いられる。

【0356】

なお、回路基板１１６は、ＰＴＣ素子１２３を備えていなくてもよい。この場合には、別途、回路基板１１６にＰＴＣ素子が付設されていてもよい。

【0357】

＜３−２．電池パック（組電池）＞
図７は、組電池を用いた電池パックのブロック構成を表している。

【0358】

この電池パックは、例えば、筐体６０の内部に、制御部６１と、電源６２と、スイッチ部６３と、電流測定部６４と、温度検出部６５と、電圧検出部６６と、スイッチ制御部６７と、メモリ６８と、温度検出素子６９と、電流検出抵抗７０と、正極端子７１および負極端子７２とを備えている。この筐体６０は、例えば、プラスチック材料などを含んでいる。

【0359】

制御部６１は、電池パック全体の動作（電源６２の使用状態を含む）を制御する。この制御部６１は、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源６２は、２種類以上の本技術の二次電池を含む組電池であり、その２種類以上の二次電池の接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。一例を挙げると、電源６２は、２並列３直列となるように接続された６つの二次電池を含んでいる。

【0360】

スイッチ部６３は、制御部６１の指示に応じて、電源６２の使用状態、すなわち電源６２と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ部６３は、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオードなどを含んでいる。充電制御スイッチおよび放電制御スイッチのそれぞれは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチである。

【0361】

電流測定部６４は、電流検出抵抗７０を用いて電流を測定すると共に、その電流の測定結果を制御部６１に出力する。温度検出部６５は、温度検出素子６９を用いて温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部６１に出力する。この温度の測定結果は、例えば、異常発熱時において制御部６１が充放電制御を行う場合、残容量の算出時において制御部６１が補正処理を行う場合などに用いられる。電圧検出部６６は、電源６２中における二次電池の電圧を測定すると共に、アナログ−デジタル変換された電圧の測定結果を制御部６１に供給する。

【0362】

スイッチ制御部６７は、電流測定部６４および電圧検出部６６のそれぞれから入力される信号に応じて、スイッチ部６３の動作を制御する。

【0363】

このスイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達すると、スイッチ部６３（充電制御スイッチ）を切断することにより、電源６２の電流経路に充電電流が流れないようにする。これにより、電源６２では、放電用ダイオードを介して放電だけが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、充電時に大電流が流れると、充電電流を遮断する。

【0364】

また、スイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達すると、スイッチ部６３（放電制御スイッチ）を切断することにより、電源６２の電流経路に放電電流が流れないようにする。これにより、電源６２では、充電用ダイオードを介して充電だけが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、放電時に大電流が流れると、放電電流を遮断する。

【0365】

なお、過充電検出電圧は、例えば、４．２Ｖ±０．０５Ｖであると共に、過放電検出電圧は、例えば、２．４Ｖ±０．１Ｖである。

【0366】

メモリ６８は、例えば、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭなどを含んでいる。このメモリ６８には、例えば、制御部６１により演算された数値、製造工程段階において測定された二次電池の情報（例えば、初期状態の内部抵抗など）などが記憶されている。なお、メモリ６８に二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部６１が残容量などの情報を把握できる。

【0367】

温度検出素子６９は、電源６２の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部６１に出力する。この温度検出素子６９は、例えば、サーミスタなどを含んでいる。

【0368】

正極端子７１および負極端子７２のそれぞれは、電池パックを用いて稼働される外部機器（例えばノート型のパーソナルコンピュータなど）、電池パックを充電するために用いられる外部機器（例えば充電器など）などに接続される端子である。電源６２は、正極端子７１および負極端子７２を介して充放電される。

【0369】

＜３−３．電動車両＞
図８は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。

【0370】

この電動車両は、例えば、金属製の筐体７３の内部に、制御部７４と、エンジン７５と、電源７６と、駆動用のモータ７７と、差動装置７８と、発電機７９と、トランスミッション８０およびクラッチ８１と、インバータ８２，８３と、各種センサ８４とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置７８およびトランスミッション８０に接続された前輪用駆動軸８５および前輪８６と、後輪用駆動軸８７および後輪８８とを備えている。

【0371】

この電動車両は、例えば、エンジン７５およびモータ７７のうちのいずれか一方を駆動源として用いて走行することが可能である。エンジン７５は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン７５を動力源とする場合には、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して、エンジン７５の駆動力（回転力）が前輪８６および後輪８８に伝達される。なお、エンジン７５の回転力が発電機７９に伝達されるため、その回転力を利用して発電機７９が交流電力を発生すると共に、その交流電力がインバータ８３を介して直流電力に変換されるため、その直流電力が電源７６に蓄積される。一方、変換部であるモータ７７を動力源とする場合には、電源７６から供給された電力（直流電力）がインバータ８２を介して交流電力に変換されるため、その交流電力を利用してモータ７７が駆動する。このモータ７７により電力から変換された駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７８、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６および後輪８８に伝達される。

【0372】

なお、制動機構を介して電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ７７に回転力として伝達されるため、その回転力を利用してモータ７７が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ８２を介して直流電力に変換されるため、その直流回生電力は電源７６に蓄積されることが好ましい。

【0373】

制御部７４は、電動車両全体の動作を制御する。この制御部７４は、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源７６は、１または２種類以上の本技術の二次電池を含んでいる。この電源７６は、外部電源と接続されていると共に、その外部電源から電力供給を受けることにより、電力を蓄積させてもよい。各種センサ８４は、例えば、エンジン７５の回転数を制御すると共に、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御するために用いられる。この各種センサ８４は、例えば、速度センサ、加速度センサおよびエンジン回転数センサなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。

【0374】

なお、電動車両がハイブリッド自動車である場合を例に挙げたが、その電動車両は、エンジン７５を用いずに電源７６およびモータ７７だけを用いて作動する車両（電気自動車）でもよい。

【0375】

＜３−４．電力貯蔵システム＞
図９は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。

【0376】

この電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅および商業用ビルなどの家屋８９の内部に、制御部９０と、電源９１と、スマートメータ９２と、パワーハブ９３とを備えている。

【0377】

ここでは、電源９１は、例えば、家屋８９の内部に設置された電気機器９４に接続されていると共に、家屋８９の外部に停車された電動車両９６に接続されることが可能である。また、電源９１は、例えば、家屋８９に設置された自家発電機９５にパワーハブ９３を介して接続されていると共に、スマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して外部の集中型電力系統９７に接続されることが可能である。

【0378】

なお、電気機器９４は、例えば、１または２種類以上の家電製品を含んでおり、その家電製品は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビおよび給湯器などである。自家発電機９５は、例えば、太陽光発電機および風力発電機などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。電動車両９６は、例えば、電気自動車、電気バイクおよびハイブリッド自動車などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。集中型電力系統９７は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所および風力発電所などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。

【0379】

制御部９０は、電力貯蔵システム全体の動作（電源９１の使用状態を含む）を制御する。この制御部９０は、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源９１は、１または２種類以上の本技術の二次電池を含んでいる。スマートメータ９２は、例えば、電力需要側の家屋８９に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信することが可能である。これに伴い、スマートメータ９２は、例えば、外部と通信しながら、家屋８９における電力の需要と供給とのバランスを制御することにより、高効率で安定したエネルギー供給を可能とする。

【0380】

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機９５からパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積される。この電源９１に蓄積された電力は、制御部９０の指示に応じて電気機器９４および電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、その電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源９１を用いて、家屋８９内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。

【0381】

電源９１に蓄積された電力は、必要に応じて使用することが可能である。このため、例えば、電気使用料が安い深夜において、集中型電力系統９７から電源９１に電力を蓄積しておき、電気使用料が高い日中において、その電源９１に蓄積された電力を用いることができる。

【0382】

なお、上記した電力貯蔵システムは、１戸（１世帯）ごとに設置されていてもよいし、複数戸（複数世帯）ごとに設置されていてもよい。

【0383】

＜３−５．電動工具＞
図１０は、電動工具のブロック構成を表している。

【0384】

ここで説明する電動工具は、例えば、電動ドリルである。この電動工具は、例えば、工具本体９８の内部に、制御部９９と、電源１００とを備えている。この工具本体９８には、例えば、可動部であるドリル部１０１が稼働（回転）可能に取り付けられている。

【0385】

工具本体９８は、例えば、プラスチック材料などを含んでいる。制御部９９は、電動工具全体の動作（電源１００の使用状態を含む）を制御する。この制御部９９は、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電源１００は、１または２種類以上の本技術の二次電池を含んでいる。この制御部９９は、動作スイッチの操作に応じて、電源１００からドリル部１０１に電力を供給する。

【実施例】

【0386】

本技術の実施例に関して説明する。

【0387】

（実験例１−１〜１−２３）
以下の手順により、図３および図４に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を作製した。

【0388】

正極３３を作製する場合には、最初に、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ ＣＯ₃ ）と炭酸コバルト（ＣｏＣＯ₃ ）とを混合したのち、空気中において混合物を焼成（焼成温度＝９００℃，焼成時間＝５時間）することにより、リチウム含有化合物であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂ ）を得た。この場合には、炭酸リチウムと炭酸コバルトとの混合比（モル比）を炭酸リチウム：炭酸コバルト＝０．５：１とした。

【0389】

続いて、正極活物質（ＬｉＣｏＯ₂ ）９１質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）６質量部とを混合することにより、正極合剤とした。続いて、有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に正極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体３３Ａ（１２μｍ厚の帯状アルミニウム箔）の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層３３Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層３３Ｂを圧縮成型した。

【0390】

負極３４を作製する場合には、最初に、負極活物質（黒鉛，メジアン径Ｄ５０＝１５μｍ）９７質量部と、負極結着剤（スチレンブタジエンゴム共重合体のアクリル変性体）１．５質量部と、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）１．５質量部とを混合することにより、負極合剤とした。続いて、純水に負極合剤を投入したのち、その純水を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体３４Ａ（１５μｍ厚の帯状銅箔）の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層３４Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層３４Ｂを圧縮成型した。

【0391】

電解液を調製する場合には、溶媒（炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）および炭酸ビニレン（ＶＣ））に電解質塩（ＬｉＰＦ₆ ）を加えることにより、その溶媒を撹拌したのち、その溶媒にさらに環状窒素化合物およびニトリル化合物（第１ニトリル化合物または第２ニトリル化合物）を加えることにより、その溶媒を撹拌した。第１ニトリル化合物としては、式（７−１３）に示したスクシノニトリル（ＳＮ）、式（７−１４）に示したアジポニトリル（ＡＤＮ）、式（７−１５）に示したセバコニトリル（ＳＢＮ）を用いた。

【0392】

この場合には、炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの混合比（重量比）を炭酸エチレン：炭酸プロピレン＝５０：５０、電解質塩の含有量を溶媒に対して１．２ｍｏｌ／ｋｇとした。また、電解液中における炭酸ビニレンの含有量を１重量％とした。なお、環状窒素化合物の種類、電解液中における環状窒素化合物の含有量（重量％）、ニトリル化合物の種類および電解液中におけるニトリル化合物の含有量（重量％）は、表１に示した通りである。

【0393】

なお、比較のために、環状窒素化合物およびニトリル化合物の双方を用いないことを除いて同様の手順により、電解液を調製した。また、比較のために、環状窒素化合物およびニトリル化合物のうちの一方だけを用いたことを除いて同様の手順により、電解液を調製した。さらに、ニトリル化合物に代えて他の化合物を用いたことを除いて同様の手順により、電解液を調製した。他の化合物としては、スルホン酸エステルである１，３−プロパンスルトン（ＰＳ）を用いた。電解液中における他の化合物の含有量（重量％）は、表１に示した通りである。

【0394】

二次電池を組み立てる場合には、最初に、正極集電体３３Ａにアルミニウム製の正極リード３１を溶接すると共に、負極集電体３４Ａに銅製の負極リード３２を溶接した。続いて、セパレータ３５（１２μｍ厚の微多孔性ポリエチレンフィルム）を介して正極３３と負極３４とを積層させることにより、積層体を得た。続いて、積層体を長手方向に巻回させたのち、その積層体の最外周部に保護テープ３７を貼り付けることにより、巻回電極体３０を作製した。最後に、巻回電極体３０を挟むように外装部材４０を折り畳んだのち、その外装部材４０のうちの３辺の外周縁部同士を熱融着した。この外装部材４０は、２５μｍ厚のナイロンフィルムと、４０μｍ厚のアルミニウム箔と、３０μｍ厚のポリプロピレンフィルムとが外側からこの順に積層されたアルミラミネートフィルムである。この場合には、正極リード３１と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入すると共に、負極リード３２と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入した。最後に、外装部材４０の内部に電解液を注入することにより、その電解液をセパレータ３５に含浸させたのち、減圧環境中において外装部材４０の残りの１辺の外周縁部同士を熱融着した。これにより、外装部材４０の内部に巻回電極体３０が封入されたため、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池が完成した。

【0395】

二次電池の電池特性を評価するために、その二次電池のサイクル特性および電圧特性を調べたところ、表１に示した結果が得られた。

【0396】

サイクル特性を調べる場合には、最初に、常温環境中（温度＝２３℃）において二次電池を充放電（２サイクル）させることにより、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、同環境中において二次電池を充放電（１００サイクル）させることにより、１０２サイクル目の放電容量を測定した。最後に、容量維持率（％）＝（１０２サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００を算出した。

【0397】

なお、充電時には、０．２Ｃの電流で電圧が４．５Ｖに到達するまで定電流充電したのち、４．５Ｖの電圧で電流が０．０５Ｃに到達するまで定電圧充電した。放電時には、０．２Ｃの電流で電圧が２．５Ｖに到達するまで定電流放電した。「０．２Ｃ」とは、電池容量（理論容量）を５時間で放電しきる電流値であると共に、「０．０５Ｃ」とは、電池容量を２０時間で放電しきる電流値である。

【0398】

電圧特性を調べる場合には、最初に、常温環境中（温度＝２３℃）において二次電池を充放電させたのち、同環境中において二次電池を再び充電させた。この充電状態における二次電池の電圧（保存前の電圧）は、後述するように、４．５Ｖである。続いて、高温環境中（温度＝６０℃）中において充電状態の二次電池を保存（保存時間＝１００時間）したのち、その二次電池の電圧（保存後の電圧）を測定した。続いて、電圧維持率（％）＝（保存後の電圧／保存前の電圧）×１００を算出した。なお、電圧特性を調べる場合の充放電条件は、サイクル特性を調べる場合の充放電条件と同様にした。最後に、電圧維持率の算出値に応じて、二次電池の電圧特性を４段階に評価した。

【0399】

具体的には、電圧維持率が９８％以上である場合を「Ａ」、電圧維持率が９７％である場合を「Ｂ」、電圧維持率が９５％以上である場合を「Ｃ」、電圧維持率が９５％未満である場合「Ｄ」とそれぞれ評価した。

【0400】

【表1】

【0401】

環状窒素化合物もニトリル化合物も用いなかった場合（実験例１−１９）には、高い容量維持率は得られたが、電圧は著しく低下した。以下では、環状窒素化合物もニトリル化合物も用いなかった場合における容量維持率および電圧維持率のそれぞれを比較基準とする。

【0402】

環状窒素化合物を用いたが、ニトリル化合物を用いなかった場合（実験例１−２０）には、容量維持率が大幅に減少したと共に、電圧も依然として低いままであった。同様に、ニトリル化合物を用いたが、環状化合物を用いなかった場合（実験例１−２１，１−２２）においても、容量維持率が大幅に減少したと共に、電圧も依然として低いままであった。

【0403】

なお、環状窒素化合物を用いると共に、ニトリル化合物に代えて他の化合物（スルホン酸エステル）を用いた場合（実験例１−２３）には、環状窒素化合物およびニトリル化合物のうちの一方だけを用いた場合（実験例１−２０〜１−２２）とほぼ同様の結果が得られた。すなわち、環状窒素化合物と共にスルホン酸エステルを用いても、容量維持率が大幅に減少したと共に、電圧も依然として低いままであった。

【0404】

これに対して、環状窒素化合物と共にニトリル化合物を用いた場合（実験例１−１〜１−１８）には、そのニトリル化合物の種類に依存せずに、容量維持率の減少が最低限に抑えられながら、電圧が著しく低下しにくくなった。

【0405】

特に、環状窒素化合物と共にニトリル化合物を用いた場合（実験例１−１〜１−１８）には、以下で説明するように、環状窒素化合物とニトリル化合物との相乗作用により、特異的な利点が得られた。

【0406】

具体的には、環状窒素化合物だけを用いた場合（実験例１−２０）には、環状窒素化合物もニトリル化合物も用いなかった場合（実験例１−１９）と比較して、容量維持率が大幅に減少したと共に、電圧が低いままであった。同様に、ニトリル化合物だけを用いた場合（実験例１−２１，１−２２）においても、環状窒素化合物もニトリル化合物も用いなかった場合（実験例１−１９）と比較して、容量維持率が大幅に減少したと共に、電圧が低いままであった。これらの結果から、環状窒素化合物とニトリル化合物とを一緒に用いても、容量維持率が大幅に減少すると共に、電圧が低いままであると予想される。

【0407】

しかしながら、実際に環状窒素化合物とニトリル化合物とを一緒に用いた場合（実験例１−１〜１−１８）には、上記した予想に反して、容量維持率の減少が十分に抑えられながら、電圧が著しく低下しにくくなった。この結果は、上記した予想に反する結果であることから明らかなように、環状窒素化合物とニトリル化合物との相乗作用により得られる特異的な利点である。

【0408】

（実験例２−１〜２−２５）
表２に示したように、負極活物質として炭素材料（黒鉛）に代えて金属系材料（ケイ素）を用いると共に、溶媒の組成を変更したことを除いて、同様の手順により、二次電池を作製したと共に、その二次電池のサイクル特性および電圧特性を調べた。

【0409】

負極３４を作製する場合には、以下で説明することを除いて、実験例１−１〜１−２３と同様の手順を経た。負極活物質（ケイ素）９７質量部と、負極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部とを混合することにより、負極合剤とした。有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に負極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。

【0410】

電解液を調製する場合（実験例２−２１，２−２２）には、炭酸ビニレンに代えてγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）または１，３−ジオキソラン（ＤＯＸ）を用いたことを除いて、実験例１−１〜１−２３と同様の手順を経た。この場合には、電解液中におけるγ−ブチロラクトンの含有量を１重量％、電解液中における１，３−ジオキソランの含有量を１重量％とした。

【0411】

【表2】

【0412】

負極活物質として金属系材料（ケイ素）を用いた場合（表２）においても、負極活物質として炭素材料（黒鉛）を用いた場合（表１）と同様の結果が得られた。

【0413】

すなわち、環状窒素化合物とニトリル化合物とを一緒に用いた場合（実験例２−１〜２−１８）には、環状窒素化合物とニトリル化合物とを一緒に用いなかった場合（実験例２−１９〜２−２５）と比較して、容量維持率の減少が最低限に抑えられながら、電圧が著しく低下しにくくなった。

【0414】

表１および表２に示した結果から、電解液が環状窒素化合物と共にニトリル化合物を含んでいると、サイクル特性および電圧特性が改善された。よって、二次電池において優れた電池特性が得られた。

【0415】

以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術を説明したが、本技術は、一実施形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。

【0416】

具体的には、二次電池の電池構造が円筒型およびラミネートフィルム型である場合に関して説明したが、本技術の二次電池の電池構造は、特に限定されない。具体的には、二次電池の電池構造は、例えば、角型およびコイン型などの他の電池構造でもよい。

【0417】

また、電池素子が巻回構造を有する場合に関して説明したが、本技術の二次電池において電池素子が有する構造は、特に限定されない。具体的には、電池素子は、例えば、積層構造などの他の構造を有していてもよい。

【0418】

また、リチウムの吸蔵放出により負極の容量が得られる二次電池（リチウムイオン二次電池）およびリチウムの析出溶解により負極の容量が得られる二次電池（リチウム金属二次電池）に関して説明したが、本技術の二次電池において負極の容量が得られる原理は、特に限定されない。具体的には、例えば、リチウムを吸蔵放出可能な負極材料の容量を正極の容量よりも小さくすることにより、二次電池は、リチウムの吸蔵放出による容量とリチウムの析出溶解による容量との和により負極の容量が得られる二次電池などでもよい。

【0419】

また、電極反応物質としてリチウムを用いる場合に関して説明したが、これに限られない。電極反応物質は、例えば、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）などの長周期型周期表における他の１族の元素でもよいし、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）などの長周期型周期表における２族の元素でもよいし、アルミニウム（Ａｌ）などの他の軽金属でもよい。また、電極反応物質は、上記した一連の元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を含む合金でもよい。

【0420】

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

【0421】

なお、本技術は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
正極と、
負極と、
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と、を含む電解液と
を備えた、二次電池。

【化26】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基（−Ｈ）、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化27】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化28】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基（−ＣＮ）、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）
（２）
前記式（１）〜式（６）に関して、
前記ハロゲン基は、フッ素基（−Ｆ）、塩素基（−Ｃｌ）、臭素基（−Ｂｒ）およびヨウ素基（−Ｉ）のうちのいずれかであり、
前記１価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかであり、
前記１価のハロゲン化炭化水素基は、前記１価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基が前記ハロゲン基のうちの少なくとも１種により置換された基である、
上記（１）に記載の二次電池。
（３）
前記式（７）に関して、
前記ｎ価の炭化水素基は、炭化水素からｎ個の水素基が脱離された基であると共に、前記炭化水素は、アルカン、アルケン、アルキン、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素およびそれらの２種類以上が互いに結合された化合物のうちのいずれかであり、
前記ｎ価のハロゲン化炭化水素基は、前記ｎ価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基がハロゲン基により置換された基であり、
前記ｎ価の酸素含有基は、酸素（Ｏ）からなる基、ならびに酸素と水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価の窒素含有基は、窒素（Ｎ）からなる基、ならびに窒素と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価の硫黄含有基は、硫黄（Ｓ）からなる基、ならびに硫黄と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ｎ価のリン含有基は、リン（Ｐ）と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含むｎ価の基のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちの少なくとも１種を含み、
前記ハロゲン元素は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１種を含む、
上記（１）または（２）に記載の二次電池。
（４）
前記式（８）に関して、
前記金属元素は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）のうちのいずれかであり、
前記ハロゲン基は、フッ素基、塩素基、臭素基およびヨウ素基のうちのいずれかであり、
前記１価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかであり、
前記１価のハロゲン化炭化水素基は、前記１価の炭化水素基のうちの少なくとも１つの水素基が前記ハロゲン基のうちの少なくとも１種により置換された基であり、
前記１価の酸素含有基は、酸素と水素、炭素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価の窒素含有基は、窒素と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価の硫黄含有基は、硫黄と水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記１価のリン含有基は、リンと水素、炭素、酸素およびハロゲン元素のうちの少なくとも１種とを構成元素として含む１価の基であり、
前記ハロゲン元素は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素のうちの少なくとも１種を含む、
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の二次電池。
（５）
前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、フッ素基および１価のフッ素化炭化水素基のうちのいずれかである、
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の二次電池。
（６）
前記１価のフッ素化炭化水素基は、パーフルオロアルキル基であり、
前記パーフルオロアルキル基の炭素数は、１以上３以下である、
上記（５）に記載の二次電池。
（７）
前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、フッ素基であるか、
または、前記Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、１価のフッ素化炭化水素基である、
上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の二次電池。
（８）
前記第１ニトリル化合物は、下記の式（９）で表される化合物を含む、
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の二次電池。
ＮＣ−Ｒ１２７−ＣＮ ・・・（９）
（Ｒ１２７は、２価の炭化水素基、２価のハロゲン化炭化水素基、２価の酸素含有基、２価の窒素含有基、２価の硫黄含有基、２価のリン含有基およびそれらの２種類以上が結合された２価の基のうちのいずれかである。）
（９）
前記Ｒ１２７は、アルキレン基であり、
前記アルキレン基の炭素数は、１以上８以下である、
上記（８）に記載の二次電池。
（１０）
前記Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、前記ニトリル基である、
上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の二次電池。
（１１）
前記電解液中における前記環状窒素化合物の含有量は、０．１重量％以上３重量％以下であり、
前記電解液中における前記第１ニトリル化合物の含有量は、１重量％以上５重量％以下であり、
前記電解液中における前記第２ニトリル化合物の含有量は、０．１重量％以上１重量％以下である、
上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の二次電池。
（１２）
前記負極は、負極活物質を含み、
前記負極活物質は、炭素材料および金属系材料のうちの少なくとも一方を含み、
前記金属系材料は、ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）のうちの少なくとも一方を構成元素として含む、
上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の二次電池。
（１３）
リチウムイオン二次電池である、
上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の二次電池。
（１４）
下記の式（１）〜式（６）のそれぞれで表される環状窒素化合物のうちの少なくとも１種と、
下記の式（７）で表される第１ニトリル化合物および下記の式（８）で表される第２ニトリル化合物のうちの少なくとも一方と
を含む、二次電池用電解液。

【化29】

（Ｒ１０１〜Ｒ１２１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。）

【化30】

（Ｒ１２２は、ｎ価の炭化水素基、ｎ価のハロゲン化炭化水素基、ｎ価の酸素含有基、ｎ価の窒素含有基、ｎ価の硫黄含有基、ｎ価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合されたｎ価の基のうちのいずれかである。ｎは、１以上の整数である。）

【化31】

（Ｍは、金属元素である。Ｒ１２３〜Ｒ１２６のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、ニトリル基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、１価の酸素含有基、１価の窒素含有基、１価の硫黄含有基、１価のリン含有基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ただし、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のうちの少なくとも１つは、ニトリル基、ニトリル基と１価の炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のハロゲン化炭化水素基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の酸素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の窒素含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価の硫黄含有基とが互いに結合された１価の基、ニトリル基と１価のリン含有基とが互いに結合された１価の基およびそれらの２種類以上が互いに結合された１価の基のうちのいずれかである。ｘおよびｙのそれぞれは、１以上の整数である。）
（１５）
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の二次電池と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と、
前記制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備えた、電池パック。
（１６）
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の二次電池と、
前記二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
前記駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備えた、電動車両。
（１７）
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の二次電池と、
前記二次電池から電力を供給される１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備えた、電力貯蔵システム。
（１８）
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の二次電池と、
前記二次電池から電力を供給される可動部と
を備えた、電動工具。
（１９）
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の二次電池を電力供給源として備えた、電子機器。

【符号の説明】

【0422】

１１…電池缶、２０，３０…巻回電極体、２１，３３…正極、２１Ａ，３３Ａ…正極集電体、２１Ｂ，３３Ｂ…正極活物質層、２２，３４…負極、２２Ａ，３４Ａ…負極集電体、２２Ｂ，３４Ｂ…負極活物質層、２３，３５…セパレータ、３６…電解質層、４０…外装部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】