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特開2023-157931電解質組成物中でまたは電極の添加剤として使用される塩
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023157931
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】電解質組成物中でまたは電極の添加剤として使用される塩
(51)【国際特許分類】
C07C 311/51 20060101AFI20231019BHJP
C07D 233/90 20060101ALI20231019BHJP
C07D 403/04 20060101ALI20231019BHJP
C07D 207/452 20060101ALI20231019BHJP
H01M 4/62 20060101ALI20231019BHJP
H01M 10/0567 20100101ALI20231019BHJP
H01M 10/0565 20100101ALI20231019BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20231019BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20231019BHJP
C07F 1/02 20060101ALN20231019BHJP
【ＦＩ】
C07C311/51
C07D233/90 B CSP
C07D403/04
C07D207/452
H01M4/62 Z
H01M10/0567
H01M10/0565
H01M10/052
H01M4/13
C07F1/02
【審査請求】有
【請求項の数】24
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023129973
(22)【出願日】2023-08-09
(62)【分割の表示】P 2019552897の分割
【原出願日】2018-03-27
(31)【優先権主張番号】62/477,161
(32)【優先日】2017-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】513138072
【氏名又は名称】ハイドロ－ケベック
(71)【出願人】
【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】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】シャルロット マレー
(72)【発明者】
【氏名】シルヴィアーヌ ローション
(72)【発明者】
【氏名】アントワーヌ ラフルール－ランベール
(72)【発明者】
【氏名】上坂 進一
(72)【発明者】
【氏名】カリム ザジブ
(57)【要約】
【課題】電極添加剤として、または電解質組成物中の塩として使用される化合物を提供すること
【解決手段】本開示は、電極添加剤として、または電解質組成物中の塩として使用される化合物、およびそれらの化合物を調製する方法に関する。これらの化合物の大部分は、スルホニル基もしくはカルボニル基を有するイミダゾールのアニオン、または様々な複素環式基もしくはスルホニル基と共役した他の窒素含有基のアニオンである。電極添加剤としての、または電解質組成物中の塩としての化合物を含む、いくつかの電気化学セルについても記載される。
【選択図】なし
【解決手段】本開示は、電極添加剤として、または電解質組成物中の塩として使用される化合物、およびそれらの化合物を調製する方法に関する。これらの化合物の大部分は、スルホニル基もしくはカルボニル基を有するイミダゾールのアニオン、または様々な複素環式基もしくはスルホニル基と共役した他の窒素含有基のアニオンである。電極添加剤としての、または電解質組成物中の塩としての化合物を含む、いくつかの電気化学セルについても記載される。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式ＩＩからＶ：
［式中、
Ｒ１およびＲ２は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、および必要に応じて置換されているアルキルから選択され、
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ７は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、
式ＩＶまたはＶにおいてＸ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
式ＩＶまたはＶにおいてＸ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
式ＶにおいてＲ８およびＲ９は存在せず、かつＸ１は酸素原子であり、
Ｌ １ は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択されるリンカーであり、
ｍは、０または１から選択される整数であり、そして
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、ここで、Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属でありかつｎは１または２である］
のいずれか１つで定義される化合物またはその互変異性体。
【化1A】
Ｒ１およびＲ２は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、および必要に応じて置換されているアルキルから選択され、
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ７は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、
式ＩＶまたはＶにおいてＸ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
式ＩＶまたはＶにおいてＸ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
式ＶにおいてＲ８およびＲ９は存在せず、かつＸ１は酸素原子であり、
Ｌ １ は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択されるリンカーであり、
ｍは、０または１から選択される整数であり、そして
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、ここで、Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属でありかつｎは１または２である］
のいずれか１つで定義される化合物またはその互変異性体。
【請求項2】
Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つがＣＮである、請求項１に記載の化合物。
【請求項3】
Ｒ１およびＲ２の両方がＣＮである、請求項２に記載の化合物。
【請求項4】
Ｒ５が、非置換Ｃ１～６アルキル基またはフッ素化Ｃ１～６アルキル基である、請求項１に記載の化合物。
【請求項5】
Ｒ６が、フッ素化Ｃ１～６アルキル基またはフッ素化Ｃ６アリール基である、請求項１または４に記載の化合物。
【請求項6】
Ｒ７がフッ素原子であるか、またはフッ素置換Ｃ１～６アルキル基から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項7】
Ｌ１が共有結合または必要に応じて置換されているＣ６アリール基から選択されるリンカーである、請求項１または６に記載の化合物。
【請求項8】
Ｘ１が炭素原子である、請求項１に記載の化合物。
【請求項9】
Ｒ８およびＲ９のうちの少なくとも１つが、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルである、請求項８に記載の化合物。
【請求項10】
Ｒ８およびＲ９が共に、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルである、請求項８または９に記載の化合物。
【請求項11】
Ｒ８およびＲ９が共にＣＮであるか、または共にフッ素置換Ｃ１～６アルキルである、請求項８または９に記載の化合物。
【請求項12】
Ｘ１が窒素原子である、請求項１に記載の化合物。
【請求項13】
Ｒ
９
が、フッ素置換ＳＯ
２
アルキルである、請求項１２に記載の化合物。
【請求項14】
Ｒ
９
が、ＳＯ
２
ＣＦ
３
である、請求項１３に記載の化合物。
【請求項15】
ＭがＬｉ、Ｎａ、またはＫであり、そしてｎが１である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項16】
ＭがＬｉであり、そしてｎが１である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項17】
前記化合物が
から選択される、請求項１に記載の化合物またはその互変異性体。
【化17-1】
【化17-2】
【請求項18】
添加剤としての請求項１から１７のいずれか一項に記載の化合物と、少なくとも１種の電気化学的に活性な材料とを含む、電極材料。
【請求項19】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の化合物を含む、電解質組成物。
【請求項20】
さらに、相溶性の溶媒または相溶性の溶媒和ポリマーを含む、請求項１９に記載の電解質組成物。
【請求項21】
電解質、電極、および対電極であって、ここで、前記電極または対電極のうちの少なくとも１つが、請求項１８に記載の電極材料を含む、電解質、電極、および対電極、または
請求項１９または２０に記載の電解質組成物を含む電解質、電極、および対電極
を含む、電気化学セル。
請求項１９または２０に記載の電解質組成物を含む電解質、電極、および対電極
を含む、電気化学セル。
【請求項22】
前記電気化学セルが、バッテリ、エレクトロクロミックデバイス、またはキャパシタである、請求項２１に記載の電気化学セル。
【請求項23】
前記バッテリが、リチウムまたはリチウムイオンバッテリである、請求項２２に記載の電気化学セル。
【請求項24】
請求項２１～２３のいずれか一項に記載の電気化学セルの、電気自動車もしくはハイブリッド車における、またはユビキタスＩＴデバイスにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本願は、２０１７年３月２７日に出願された、米国仮出願第６２／４７７，１６１号に対する優先権を主張する。この米国仮出願の内容は、全ての目的でそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、２０１７年３月２７日に出願された、米国仮出願第６２／４７７，１６１号に対する優先権を主張する。この米国仮出願の内容は、全ての目的でそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
技術分野は、一般に、電解質組成物中でまたは電極材料の添加剤として使用される塩、および調製するための方法に関する。技術分野は、そのような塩を含有する電解質組成物および電極材料、ならびにそれらを含むバッテリにも関する。
技術分野は、一般に、電解質組成物中でまたは電極材料の添加剤として使用される塩、および調製するための方法に関する。技術分野は、そのような塩を含有する電解質組成物および電極材料、ならびにそれらを含むバッテリにも関する。
【背景技術】
【0003】
液体、ゲル、または固体のいずれかであるバッテリ電解質は、一般に、溶媒および／または溶媒和ポリマーに溶解した１種または複数種のリチウム塩からなる。添加剤は、電解質の性質、例えばその安定性を改善するために、さらに添加されてもよい。これらの塩のいくつかは、材料のイオン導電性が改善されるよう、電極材料に含まれてもよい。一般に使用される塩の中で、ＬｉＰＦ６（ヘキサフルオロリン酸リチウム）は興味ある性質を有するが、水の存在下で分解してフッ化水素酸（ＨＦ）を形成する。形成されるこのＨＦは、カソード材料の溶解をもたらし得る。
【0004】
ＬｉＦＳＩおよびＬｉＴＦＳＩならびにＬｉＴＤＩを含む、他の塩も開発された。これらの塩もまた、それら自体の欠点を有する。例えばＴＦＳＩ－アニオンは、非常に反応性があり、しばしば、低電圧でもアルミニウム集電子の腐食をもたらす。ＬｉＦＳＩおよびＬｉＴＦＳＩは共に、高電圧の適用例には推奨されず、高価である。ＬｉＴＤＩは、他の２種よりも安定であるが、非常に吸湿性であり、導電性および溶解度に課題がある。
【0005】
したがって、例えば、現在使用される塩に比べて下記の利点：改善されたイオン導電率、より低い生産コスト、電解質溶媒中での改善された溶解度、および／またはより導電性のあるＳＥＩの形成のうちの、１つまたは複数を有する、電解質組成物中でまたは電極材料の添加剤として使用するための新しい塩を開発することが非常に望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
要旨
一態様によれば、本明細書には、電解質組成物中でおよび／または電極材料の添加剤として使用される化合物、例えば塩が記載される。一実施形態では、化合物は、式Ｉ：
（式中、
Ｒ１およびＲ２は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ３は、ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＮＨＳＯ２ＯＲ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２
ＯＲ４、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ４は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
一態様によれば、本明細書には、電解質組成物中でおよび／または電極材料の添加剤として使用される化合物、例えば塩が記載される。一実施形態では、化合物は、式Ｉ：
【化1】
Ｒ１およびＲ２は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ３は、ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＮＨＳＯ２ＯＲ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２
ＯＲ４、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ４は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【0007】
一実施形態では、Ｒ３はＮＨＳＯ２Ｒ４である。別の実施形態では、Ｒ３はＮＨＳＯ２ＯＲ４である。例えばＲ４は、フッ素およびアルコキシのうちの少なくとも１つで置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＲ４は、少なくとも１個のフッ素原子で置換されているＣ６アリールである。別の実施形態では、Ｒ３は複素環である。別の実施形態では、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つはＣＮであるか、またはＲ１およびＲ２の両方がＣＮである。
【0008】
さらなる実施形態では、式Ｉの化合物は、
から選択される化合物またはその互変異性体である。
【化2】
【0009】
別の実施形態によれば、化合物は、式ＩＩ：
（式中、
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【化3】
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【0010】
一実施形態では、Ｒ５は、非置換Ｃ１～６アルキル基である。別の実施形態では、Ｒ５は、フッ素化Ｃ１～６アルキル基である。さらなる実施形態では、Ｒ６はフッ素化Ｃ１～６アルキル基である。さらに別の実施形態では、Ｒ６はフッ素化Ｃ６アリール基である。さらに別の実施形態では、Ｒ５およびＲ６のうちの少なくとも１つは、必要に応じて置換されているＣ６アリール基（例えば、１個または複数のフッ素原子で置換されているＣ６アリール基）である。他の実施形態では、化合物は、式ＩＩのものであって、Ｒ６がトリフルオロメチルであるときにはＲ５がメチルまたはトリフルオロメチル以外であることを前提とするものである。
【0011】
さらなる実施形態では、式ＩＩの化合物は、
から選択される化合物またはその互変異性体である。
【化4】
【0012】
さらなる実施形態によれば、化合物は、式ＩＩＩ：
（式中、
Ｒ７は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、Ｌ１は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【化5】
Ｒ７は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、Ｌ１は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【0013】
一実施形態では、Ｒ７はフッ素原子である。別の実施形態では、Ｒ７は、フッ素置換Ｃ１～６アルキル基から選択される。さらなる実施形態では、Ｌ１は共有結合であるか、またはＬ１は、必要に応じて置換されているＣ６アリール基から選択されるリンカーである。
【0014】
さらなる実施形態では、式ＩＩＩの化合物は、
から選択される化合物またはその互変異性体である。
【化6】
【0015】
別の実施形態によれば、化合物は、式ＩＶ：
（式中、
Ｘ１は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
Ｘ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【化7】
Ｘ１は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
Ｘ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【0016】
一実施形態では、Ｘ１は炭素原子である。一実施形態では、Ｒ８およびＲ９は異なる。あるいは、Ｒ８およびＲ９は同じである。別の実施形態では、Ｒ８およびＲ９のうちの少なくとも１つはＣＮ、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルである。一実施形態では、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＲ８およびＲ９は共にＣＮであるか、またはＲ８およびＲ９は共にフッ素置換Ｃ１～６アルキルである。別の実施形態では、Ｘ１は窒素原子である。例えばＸ１は窒素原子であり、Ｒ９はフッ素置換ＳＯ２アルキル（例えば、ＳＯ２ＣＦ３）である。別の実施形態では、ｍは０である。さらなる実施形態では、ｍは１である。
【0017】
さらなる実施形態では、式ＩＶの化合物は、
から選択される化合物またはその互変異性体である。
【化8】
【0018】
さらに別の実施形態によれば、化合物は、式Ｖ：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ８、Ｒ９、Ｘ１、Ｍ、およびｎは、先に定義された通りであるか、またはＲ８およびＲ９は存在せず、Ｘ１は酸素原子である）
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【化9】
で定義される通りであるか、またはその互変異性体である。
【0019】
一実施形態では、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つはＣＮである。例えばＲ１およびＲ２は共にＣＮである。別の実施形態では、Ｘ１は炭素原子である。例えば、Ｘ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＸ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮであるか、またはＸ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にフッ素置換Ｃ１～６アルキルである。別の実施形態では、Ｘ１は窒素原子である。例えば、Ｘ１は窒素原子であり、Ｒ９はフッ素置換ＳＯ２アルキル（例えば、ＳＯ２ＣＦ３）である。
【0020】
さらなる実施形態では、式Ｖの化合物は、
から選択される化合物またはその互変異性体である。
【化10】
【0021】
一実施形態では、前述の実施形態のいずれか１つによる化合物であって、ＭがＬｉであり、ｎが１である、化合物が記載される。別の実施形態では、化合物は、本明細書で定義される通りであり、ジ塩（例えば、適用可能な場合には、２個のアルカリ金属アニオンと塩を形成するジアニオン）である。例えば、式Ｉ、ＩＶ、およびＶの化合物、化合物は、第２の窒素原子上にさらなるアニオンを含んでいてもよい。例えば、化合物Ｅ１からＥ４は、例えば化合物Ｅ２については：
などのジ塩を形成してもよい。
【化11】
【0022】
本明細書で言及される塩のいずれかの遊離形態がさらに企図される。
【0023】
別の態様によれば、本発明の技術は、添加剤としての本明細書で定義される化合物と、少なくとも１種の電気化学的に活性な材料とを含む、電極材料に関する。
【0024】
別の態様によれば、本発明の技術は、本明細書に記載される化合物を含む電解質組成物に関する。例えば電解質組成物は、相溶性の溶媒をさらに含む。別の例では、電解質組成物は、相溶性の溶媒和ポリマーをさらに含む。
【0025】
さらなる態様では、電解質、電極、および対電極を含む電気化学セルであって、電極または対電極のうちの少なくとも１つが、添加剤としての本明細書で定義される化合物と、少なくとも１種の電気化学的に活性な材料とを含む電極材料を含む、電気化学セルも企図される。あるいは、本明細書で定義される化合物を含む電解質組成物、電極、および対電極を含む、電気化学セルが企図される。一実施形態では、電気化学セルは、電解質組成物中および少なくとも１つの電極材料中に、本明細書で定義される化合物を含む。一実施形態では、電気化学セルは、バッテリ、エレクトロクロミックデバイス、またはキャパシタに含まれる。例えば、バッテリはリチウムまたはリチウムイオンバッテリである。他の例では、バッテリはナトリウムまたはカリウムバッテリである。
【0026】
別の態様によれば、本明細書で定義される電気化学セルの、電気自動車もしくはハイブリッド車でのまたはユビキタスＩＴデバイスでの使用が記載される。
【0027】
本発明の技術の他の特徴および利点は、本明細書における以下の記載を読むことによってより良く理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【0028】
詳細な説明
本明細書では、電極材料添加剤としてまたは電解質組成物の成分として使用することが意図される、化合物（例えば、塩）が記載される。記載される化合物は、本明細書で定義される式ＩからＶのうちの１つのものである。例示的な化合物も記載され、これらは、より広範な式の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
本明細書では、電極材料添加剤としてまたは電解質組成物の成分として使用することが意図される、化合物（例えば、塩）が記載される。記載される化合物は、本明細書で定義される式ＩからＶのうちの１つのものである。例示的な化合物も記載され、これらは、より広範な式の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【0029】
したがって化合物は、式Ｉ：
（式中、
Ｒ１およびＲ２は独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ３は、ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＮＨＳＯ２ＯＲ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２ＯＲ４、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ４は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであってもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【化12】
Ｒ１およびＲ２は独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ２、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ３は、ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＮＨＳＯ２ＯＲ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２Ｒ４、ＳＯ２ＮＨＳＯ２ＯＲ４、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ４は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであってもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【0030】
例えば、Ｒ３はＮＨＳＯ２Ｒ４であるか、またはＲ３はＮＨＳＯ２ＯＲ４である。例えば、Ｒ３はＮＨＳＯ２Ｒ４またはＮＨＳＯ２ＯＲ４であり、Ｒ４は、フッ素およびアルコキシのうちの少なくとも１つで置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＲ４は、少なくとも１個のフッ素原子で置換されているＣ６アリールである。別の例では、Ｒ３はＣ５～６複素環（例えば、マレイミドなど、窒素原子を通して連結された非芳香族Ｃ５～６複素環）である。別の実施形態では、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つはＣＮであるか、またはＲ１およびＲ２の両方がＣＮである。
【0031】
式Ｉの化合物の例には、限定するものではないが、上記定義された化合物Ａ１からＡ５、またはその互変異性体が含まれる。
【0032】
化合物は、式ＩＩ：
（式中、
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
におけるように定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【化13】
Ｒ５は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
Ｒ６は、必要に応じて置換されているＣ１～６アルキル、および必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択され、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
におけるように定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【0033】
例えば、Ｒ５は非置換Ｃ１～６アルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、およびイソプロピルなど）であるか、またはＲ５はフッ素化Ｃ１～６アルキル基（例えば、トリフルオロメチルなど）である。別の例では、Ｒ６はフッ素化Ｃ１～６アルキル基（例えば、トリフルオロメチルなど）であるか、またはＲ６はフッ素化Ｃ６アリール基（例えば、ペンタフルオロフェニルなど）である。他の例には、式ＩＩの化合物であって、Ｒ５およびＲ６のうちの少なくとも１つが必要に応じて置換されているＣ６アリール基である、化合物が含まれる。他の例では、化合物は、式ＩＩのものであって、Ｒ６がトリフルオロメチルであるときにはＲ５がメチルまたはトリフルオロメチル以外のものであることを前提とするものである。
【0034】
式ＩＩの化合物の例には、限定するものではないが、本明細書で定義される化合物Ｂ１からＢ４、またはその互変異性体が含まれる。例えば化合物は、本明細書で定義される化合物Ｂ３もしくはＢ４、またはその互変異性体である。
【0035】
化合物は、式ＩＩＩ：
（式中、
Ｒ７は、フッ素原子、および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、
Ｌ１は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであってもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【化14】
Ｒ７は、フッ素原子、および必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルから選択され、
Ｌ１は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ６アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である）
で定義される通りであってもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【0036】
例えば、Ｒ７はフッ素原子であるか、またはＲ７は、フッ素置換Ｃ１～６アルキル基から選択される。一部の例によれば、Ｌ１は共有結合である。他の例によれば、Ｌ１は、必要に応じて置換されているＣ６アリール基から選択されるリンカーである。
【0037】
式ＩＩＩの化合物の例には、限定するものではないが、本明細書で定義される化合物Ｃ１からＣ４、またはその互変異性体が含まれる。
【0038】
化合物は、式ＩＶ：
（式中、
Ｘ１は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
Ｘ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である）
におけるようにさらに定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【化15】
Ｘ１は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、または
Ｘ１が窒素原子であるとき、Ｒ８は存在せず、かつＲ９は必要に応じて置換されているＳＯ２アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであり、
（Ｍｎ＋）１／ｎは金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である）
におけるようにさらに定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【0039】
一部の例では、Ｘ１は炭素原子である。Ｘ１が炭素原子であるとき、Ｒ８およびＲ９は同じであっても異なっていてもよい。例えば、Ｘ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９のうちの少なくとも１つはＣＮ、または必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルである。例えば、Ｘ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＲ８およびＲ９は共にＣＮであるか、またはＲ８およびＲ９は共にフッ素置換Ｃ１～６アルキルである。他の例によれば、Ｘ１は窒素原子である。例えば、Ｘ１は窒素原子であり、Ｒ８は存在せず、かつＲ９はフッ素置換ＳＯ２アルキル（例えば、ＳＯ２ＣＦ３）である。一例では、ｍは０である。さらなる例では、ｍは１である。
【0040】
式ＩＶの化合物の例には、限定するものではないが、本明細書で定義される化合物Ｄ１からＤ６、またはその互変異性体が含まれる。
【0041】
化合物は、式Ｖ：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ８、Ｒ９、Ｘ１、Ｍ、およびｎは、先に定義された通りであるか、またはＲ８およびＲ９は存在せず、Ｘ１は酸素原子である）
におけるようにさらに定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【化16】
におけるようにさらに定義されてもよく、またはその互変異性体であってもよい。
【0042】
例えば、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つはＣＮであるか、またはＲ１およびＲ２の両方がＣＮである。一部の例では、Ｘ１は炭素原子である。例えば、Ｘ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ１～６アルキルであるか、またはＸ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にＣＮであるか、またはＸ１は炭素原子であり、Ｒ８およびＲ９は共にフッ素置換Ｃ１～６アルキルである。他の例では、Ｘ１は窒素原子である。例えば、Ｘ１は窒素原子であり、Ｒ９はフッ素置換ＳＯ２アルキル（例えば、ＳＯ２ＣＦ３）である。
【0043】
式Ｖの化合物の例には、限定するものではないが、本明細書で定義される化合物Ｅ１からＥ４、またはその互変異性体が含まれる。
【0044】
一例によれば、化合物は、式ＩからＶのいずれか１つで定義された通りであり、ＭはＬｉであり、ｎは１である。別の実施形態では、化合物は本明細書で定義される通りであり、ジ塩（例えば、適用可能な場合には、２個のアルカリ金属アニオンと塩を形成するジアニオン）である。例えば、式Ｉ、ＩＶ、およびＶの化合物、化合物は、第２の窒素原子上にさらなるアニオンを含んでいてもよい。本明細書で言及される塩のいずれかの遊離形態が、さらに企図される。
【0045】
本明細書で使用される「アルキル」という用語は、直鎖状または分枝状アルキル基を含む、１から１６個の炭素原子を有する飽和炭化水素を指す。アルキル基の例には、限定するものではないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、イソプロピル、ｔｅｒｔ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、およびイソブチルなどが含まれる。アルキル基が２個の官能基の間に位置付けられる場合、アルキルという用語は、例えば、メチレン、エチレン、およびプロピレンなどのアルキレン基も包含する。「Ｃ１～Ｃｎアルキル」という用語は、１から、指示される「ｎ」という個数の炭素原子を有するアルキル基を指す。
【0046】
本明細書で使用される「アルコキシ」という用語は、そこに酸素原子が結合されているアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基には、１から約６個の炭素原子を有する基、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、およびｔｅｒｔ－ブトキシなどが含まれる。アルコキシ基の例には、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、フルオロメトキシ、ジフルオロメトキシ、トリフルオロメトキシ、クロロメトキシ、ジクロロメトキシ、およびトリクロロメトキシ基などが含まれる。アルコキシという用語には、非置換または置換アルコキシ基の両方など、ならびにハロゲン化アルキルオキシ基が含まれる。
【0047】
「アリール」という用語は、４ｎ＋２π（パイ）電子（式中、ｎは１から３の整数である）を共役した単環または多環系（縮合されもしくは縮合されていない）に有する、および６から１４個の環原子を有する、芳香族基を指す。多環式環系は、少なくとも１個の芳香環を含む。アリールは、直接結合され、またはＣ１～Ｃ３アルキル基を介して接続され得る（アリールアルキルまたはアラルキルとも呼ぶ）。アリール基の例には、限定するものではないが、フェニル、ベンジル、フェネチル、１－フェニルエチル、トリル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、インデニル、ベンゾシクロオクテニル、ベンゾシクロヘプテニル、アズレニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナントレニル、およびアントラセニルなどが含まれる。アリールという用語は、非置換アリール基および置換アリール基の両方を含む。「Ｃ６～Ｃｎアリール」という用語は、６から、指示される「ｎ」
という個数の炭素を、環構造中に有するアリール基を指す。
という個数の炭素を、環構造中に有するアリール基を指す。
【0048】
「複素環」または「複素環式」という用語は、ヘテロシクロアルキルおよびヘテロアリール基を含む。複素環の例には、限定するものではないが、アクリジニル、アゾシニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフラニル、ベンゾチオフェニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾテトラゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイミダゾリニル、カルバゾリル、４αＨ－カルバゾリル、カルボリニル、クロマニル、クロメニル、シンノリニル、デカヒドロキノリニル、２Ｈ，６Ｈ－１，５，２－ジチアジニル、ジヒドロフロ［２，３－ｂ］テトラヒドロフラン、フラニル、フラザニル、イミダゾリジニル、イミダゾリニル、イミダゾリル、１Ｈ－インダゾリル、インドレニル、インドリニル、インドリジニル、インドリル、３Ｈ－インドリル、イソベンゾフラニル、イソクロマニル、イソインダゾリル、イソインドリニル、イソインドリル、イソキノリニル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、メチレンジオキシフェニル、モルホリニル、ナフチリジニル、オクタヒドロイソキノリニル、オキサジアゾリル、１，２，３－オキサジアゾリル、１，２，４－オキサジアゾリル、１，２，５－オキサジアゾリル、１，３，４－オキサジアゾリル、オキサゾリジニル、オキサゾリル、オキサゾリジニル、ピリミジニル、フェナントリジニル、フェナントロリニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサチイニル、フェノキサジニル、フタラジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ピペリドニル、４－ピペリドニル、ピペロニル、プテリジニル、プリニル、ピラニル、ピラジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ピラゾリル、ピリダジニル、ピリドオキサゾール、ピリドイミダゾール、ピリドチアゾール、ピリジニル、ピリジル、ピリミジニル、ピロリジニル、ピロリニル、２Ｈ－ピロリル、ピロリル、キナゾリニル、キノリニル、４Ｈ－キノリジニル、キノキサリニル、キヌクリジニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロイソキノリニル、テトラヒドロキノリニル、テトラゾリル、６Ｈ－１，２，５－チアジアジニル、１，２，３－チアジアゾリル、１，２，４－チアジアゾリル、１，２，５－チアジアゾリル、１，３，４－チアジアゾリル、チアントレニル、チアゾリル、チエニル、チエノチアゾリル、チエノオキサゾリル、チエノイミダゾリル、チオフェニル、トリアジニル、１，２，３－トリアゾリル、１，２，４－トリアゾリル、１，２，５－トリアゾリル、１，３，４－トリアゾリル、およびキサンテニルなどが含まれる。複素環という用語は、非置換複素環式基および置換複素環式基の両方を含む。
【0049】
「置換されている」という用語は、前述の基のいずれかに関連する場合、例えば、シアノ、ハロゲン、ニトロ、トリフルオロメチル、低級アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、低級アルコキシ、アリールオキシ、ベンジルオキシ、ベンジル、スルホニル、スルホネート、スルホンアミド、ホスホナト、ホスフィナト、およびオキソなどの置換基で、１つまたは複数の位置で置換されている基を指す。上記置換基のいずれかを、許容可能な場合には、例えばその基がアルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはその他を含有する場合には、さらに置換することができる。
【0050】
添加剤としての本明細書で定義される化合物、および少なくとも１種の電気化学的に活性な材料を含む、電極材料も記載される。電気化学的に活性な材料は、負極で使用される材料であってよい。あるいは、電気化学的に活性な材料は、正極で使用される材料であってよい。電気化学的に活性な材料の例には、限定するものではないが、チタネートおよびリチウムチタネート（例えば、ＴｉＯ２、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｈ２Ｔｉ５Ｏ１１、Ｈ２Ｔｉ４Ｏ９、またはこれらの組合せ）、リチウムおよび金属ホスフェート（例えば、ＬｉＭ’ＰＯ４（式中、Ｍ’はＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、またはこれらの組合せである））、酸化バナジウム（例えば、ＬｉＶ３Ｏ８、Ｖ２Ｏ５、およびＬｉＶ２Ｏ５など）、ならびに他のリチウムおよび金属酸化物、例えばＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭ’’Ｏ２（Ｍ’’はＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、またはこれらの組合せである）、Ｌｉ（ＮｉＭ’’’
）Ｏ２（Ｍ’’’はＭｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＺｒなど、またはこれらの組合せである）、あるいはこれらの組合せが含まれる。例えば、活性材料は、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＭＦＰ）、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、黒鉛、およびリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）から選択される。粒子は、ミクロ粒子またはナノ粒子の形で、新たに形成されてもよくまたは商業上の供給元からのものであってもよく、さらに炭素コーティングを含んでいてもよい。
）Ｏ２（Ｍ’’’はＭｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＺｒなど、またはこれらの組合せである）、あるいはこれらの組合せが含まれる。例えば、活性材料は、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＭＦＰ）、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、黒鉛、およびリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）から選択される。粒子は、ミクロ粒子またはナノ粒子の形で、新たに形成されてもよくまたは商業上の供給元からのものであってもよく、さらに炭素コーティングを含んでいてもよい。
【0051】
電極材料は、必要に応じて、例えば、導電材料、無機粒子、ガラスまたはセラミック粒子などの追加の成分を含んでいてもよい。導電材料の例には、カーボンブラック、Ｋｅｔｊｅｎ（商標）ブラック、アセチレンブラック、黒鉛、グラフェン、炭素繊維、ナノ繊維（例えば、ＶＧＣＦ）、もしくはナノチューブ、またはこれらの組合せが含まれる。電極材料は、結合剤をさらに含んでいてもよい。結合剤の例には、水溶性結合剤、例えばＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ＮＢＲ）、ＣＨＲ（エピクロロヒドリンゴム）、およびＡＣＭ（アクリレートゴム）など、ならびにセルロース系結合剤（例えば、カルボキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、および組合せ）、またはこれらの２種もしくはそれよりも多くの任意の組合せが含まれる。例えば、カルボキシアルキルセルロースは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）またはカルボキシエチルセルロースであってもよい。ヒドロキシプロピルセルロースは、ヒドロキシアルキルセルロースの例である。結合剤の他の例には、ＰＶＤＦおよびＰＴＦＥなどのフッ素含有ポリマー結合剤、ならびに少なくとも１つのリチウムイオン溶媒和セグメントおよび少なくとも１つの架橋性セグメントから構成されたブロックコポリマーなどのイオン導電性ポリマー結合剤が含まれる。
【0052】
別の態様によれば、本発明の技術は、本明細書に記載される化合物を含む電解質組成物に関する。電解質は、液体、ゲル、または固体ポリマー電解質であってよく、リチウムまたはリチウムイオン電気化学セルの場合、電解質はリチウムイオンを通す。例えば、電解質組成物は、相溶性の溶媒をさらに含む。別の例では、電解質組成物は、相溶性の溶媒和ポリマーをさらに含む。
【0053】
例えば、電解質は、本発明の化合物の１種または複数種を、適切な電解質溶媒またはポリマー電解質の調製用の溶媒和ポリマーに溶解することによって調製される。リチウムおよびリチウムイオンバッテリで使用するために、リチウム塩としての化合物を、適切な濃度で、例えば０．０５から３ｍｏｌ／リットルの間で溶解することができる。他のタイプのバッテリの場合、本発明の化合物の他の塩、例えばナトリウムバッテリについてはナトリウム塩、マグネシウムバッテリについてはマグネシウム塩などを溶解すべきである。
【0054】
電解質溶媒の非限定的な例には、有機溶媒、例えばエーテル、炭酸エステル、環状炭酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、リン酸エステル、亜硫酸エステル、ニトリル、アミド、アルコール、スルホキシド、スルホラン、ニトロメタン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、１，３－ジメチル－３，４，５，６－テトラヒドロ－２（１，Ｈ）－ピリミジノン、３－メチル－２－オキサゾリジノン、またはこれらの混合物が含まれる。特定の例では、溶媒は、水性溶媒、即ち水、または水を含む混合物であってもよい。
【0055】
溶媒の例には、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、γ－ブチロラクトン、グリム、ジグリム、トリグリム、テトラグリム、スルホラン、テトラエチルスルファミド、アセトニトリル、ピルボニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、ジメチルアミノプロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、ピバロニトリル、イソバレロニトリル、グルタロニトリル、メトキシグルタロニトリル、２－メチルグルタロニトリル、３－メチルグルタロ
ニトリル、アジポニトリル、マロノニトリル、およびこれらの組合せが含まれる。様々な添加剤が、その性質を改善するために電解質組成物中に含まれてもよい。
ニトリル、アジポニトリル、マロノニトリル、およびこれらの組合せが含まれる。様々な添加剤が、その性質を改善するために電解質組成物中に含まれてもよい。
【0056】
電解質（例えば、ゲルまたは固体）中に使用されるポリマーの非限定的な例には、ポリ（エチレンオキシド）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（プロピレンオキシド）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（ジメチルシロキサン）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（アルキレンカーボネート）ならびにそれらのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（アルキレンスルホン）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（アルキレンスルファミド）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリウレタンならびにそれらのコポリマーおよびブロックコポリマー、ポリ（ビニルアルコール）ならびにそのコポリマーおよびブロックコポリマー、ならびにこれらの組合せが含まれる。さらに、分枝状または架橋溶媒和ポリマーを含めてもよい。様々な添加剤が、その性質を改善するためにポリマー電解質組成物中に含まれてもよい。
【0057】
本明細書に記載される電気化学セルは、電解質、電極、および対電極を含み、電極または対電極のうちの少なくとも１つは、添加剤としての本明細書で定義される化合物、および上記定義された少なくとも１種の電気化学的に活性な材料を含む、電極材料を含む。あるいは、本明細書で定義される化合物を含む電解質組成物、電極、および対電極を含む、電気化学セルが企図される。一実施形態では、電気化学セルは、本明細書で定義される化合物を、電解質組成物中におよび少なくとも１つの電極材料中に含む。一実施形態では、電気化学セルは、バッテリ、エレクトロクロミックデバイス、またはキャパシタに含まれる。例えば、バッテリは、リチウムまたはリチウムイオンバッテリである。他の例では、バッテリはナトリウムまたはカリウムバッテリである。
【0058】
別の態様によれば、本明細書で定義される電気化学セルの、電気自動車もしくはハイブリッド車における、またはユビキタスＩＴデバイスにおける使用が記載される。
【実施例0059】
下記の非限定的な実施例は、例示的な実施形態であり、本出願の範囲をさらに限定すると解釈すべきではない。
【0060】
（実施例１）
式Ｉの化合物の調製
ａ）化合物Ａ１
２－アミノ－１Ｈ－イミダゾール－４，５－ジカルボニトリル（１．１当量）、トリフルオロスルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温まで冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。合わせた有機層を、水および酸性水で洗浄し、ＭｇＳＯ４を使用して乾燥させ、濾過した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過して、無機残留物を排除した。有機溶液を、乾燥するまで減圧下で濃縮した。固体残留物を、溶離液としてヘキサン／酢酸エチル（１／１）を使用するシリカゲルクロマ
トグラフィによって精製した。結晶質黄色固体が、蒸発後に単離された。次いでこの黄色固体を水に溶解し、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで水酸化リチウム一水和物を添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
式Ｉの化合物の調製
ａ）化合物Ａ１
【化17】
トグラフィによって精製した。結晶質黄色固体が、蒸発後に単離された。次いでこの黄色固体を水に溶解し、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで水酸化リチウム一水和物を添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0061】
ｂ）化合物Ａ２
２，４，６－トリクロロ－［１，３，５］－トリアジン（１当量）を、室温の、スルホン酸（１当量）の乾燥アセトン中溶液に添加し、その後、トリメチルアミン（１当量）を滴下により添加した。溶液を激しく撹拌し、９０℃で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却し、窒素下で、２－アミノ－１Ｈ－イミダゾール－４，５－ジカルボニトリル（１．２当量）、ＤＭＡＰ（０．２５当量）、および炭酸リチウム（２当量）を添加した。混合物を激しく撹拌し、９０℃で２日間加熱した。反応混合物を室温まで冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。合わせた有機層を、水および酸性水で洗浄し、ＭｇＳＯ４を使用して乾燥させ、濾過した。溶液を、Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過して、無機残留物を排除した。有機溶液を、乾燥するまで減圧下で濃縮した。固体残留物を、溶離液としてヘキサン／酢酸エチル（１／１）を使用するシリカゲルクロマトグラフィによって精製した。結晶質黄色固体を単離した。次いで黄色固体を水に溶解し、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで水酸化リチウム一水和物を添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化18】
【0062】
ｃ）化合物Ａ３
２－アミノ－１Ｈ－イミダゾール－４，５－ジカルボニトリル（１．１当量）、ペンタフルオロスルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で加熱した。反応混合物を室温まで冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。合わせた有機層を、水および酸性水で洗浄し、ＭｇＳＯ４を使用して乾燥させ、濾過した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）
で濾過して、無機残留物を排除した。有機溶液を、乾燥するまで減圧下で濃縮した。固体残留物を、溶離液としてヘキサン／酢酸エチル（１／１）を使用するシリカゲルクロマトグラフィによって精製した。結晶質黄色固体を単離した。次いで黄色固体を水に溶解し、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで水酸化リチウム一水和物を添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化19】
で濾過して、無機残留物を排除した。有機溶液を、乾燥するまで減圧下で濃縮した。固体残留物を、溶離液としてヘキサン／酢酸エチル（１／１）を使用するシリカゲルクロマトグラフィによって精製した。結晶質黄色固体を単離した。次いで黄色固体を水に溶解し、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで水酸化リチウム一水和物を添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0063】
ｄ）化合物Ａ４
ステップ１： ２－メトキシエタン－１－オールのＴＨＦ中溶液を、塩化スルフリル（１．２当量）のＴＨＦ中溶液に、－７５℃で滴下により添加した。反応混合物を室温まで温めた。溶液を、減圧下で乾燥するまで濃縮した。得られた無色の油を、精製せずに使用した。
【化20】
【化21】
【0064】
ステップ２： ２－アミノ－１Ｈ－イミダゾール－４，５－ジカルボニトリル（１．１当量）、２－メトキシエタン－１－スルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却した。蒸留水を添加し、得られた溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水および酸性水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。得られた有機溶液を、乾燥するまで減圧下で濃縮した。得られた褐色の油を、シリカゲルクロマトグラフィによって精製した。黄色の油が単離された。得られた化合物を、水に溶解しかつ水酸化リチウムを添加することによって、そのリチウム塩に変換した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0065】
ｅ）化合物Ａ５
２－アミノ－１Ｈ－イミダゾール－４，５－ジカルボニトリルおよび無水マレイン酸を、１，４－ジオキサンに溶解した。溶液を、マイクロ波活性化によって、１０時間にわたり１５０℃で加熱した。混合物を、冷ジエチルエーテル中で沈殿させ、濾過した。黄色がかった濾液を蒸発させ、薄黄色の高吸湿性固体を単離した。次いで固体を水に溶解し、水
酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化22】
酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0066】
（実施例２）
式ＩＩの化合物の調製
ａ）化合物Ｂ１
アセトアミド（１．１当量）、トリフルオロスルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温まで冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。合わせた有機相を水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。有機溶液を、減圧下で濃縮乾固した。次いで粗製油を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
式ＩＩの化合物の調製
ａ）化合物Ｂ１
【化23】
【0067】
ｂ）化合物Ｂ２
トリフルオロアセトアミド（trifluorocetamide）（１．１当量）、トリフルオロスル
ホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。有機溶液を、減圧下で濃縮乾固した。次いで粗製油を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化24】
ホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却した。蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。有機溶液を、減圧下で濃縮乾固した。次いで粗製油を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0068】
ｃ）化合物Ｂ３
アセトアミド（１．１当量）、ペンタフルオロベンゼンスルホニルクロリド（１当量）
、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却し、蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。次いで粗製固体を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化25】
、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却し、蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。次いで粗製固体を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0069】
ｄ）化合物Ｂ４
トリフルオロアセトアミド（trifulorocetamide）（１．１当量）、ペンタフルオロベ
ンゼンスルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却し、蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。次いで粗製固体を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）上に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【化26】
ンゼンスルホニルクロリド（１当量）、炭酸リチウム（２当量）、およびＮ’Ｎ－ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（０．２５当量）を、Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに導入した。固形分を、真空－Ｎ２サイクルによって脱気した。乾燥アセトン（１Ｍ）を添加し、懸濁液を激しく撹拌し、還流下で終夜加熱した。反応混合物を室温に冷却し、蒸留水を添加し、溶液を、ジクロロメタンを使用して抽出した。有機層を合わせ、水で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過した。次いで粗製固体を水に溶解し、水酸化リチウム一水和物を、ｐＨ紙を使用して僅かに過剰な塩基が検出されるまで添加した。溶液を、減圧蒸留によって乾燥するまで濃縮した。固体を炭酸ジエチル（ＤＥＣ）に懸濁し、室温で終夜撹拌した。溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）上に通し、透明溶液を減圧下で濃縮し、真空炉内で２４時間乾燥した。
【0070】
（実施例３）
式ＩＩＩの化合物の調製
化合物Ｃ１
ステップ１：スルファニルアミド、炭酸リチウム（１当量）、および４－ニトロフェニルトリフルオロメタンスルホネートを混合し、乳鉢および乳棒を使用して粉砕した。融解した混合物を、窒素下で１時間、１８０℃で撹拌した。脱イオン水を、激しく撹拌しながら高温混合物に添加した。不溶性懸濁固体を、濾過によって除去した。水を、減圧下で除去した。固体を冷ＴＨＦ、酢酸エチルで洗浄し、白色固体を濾過した。黄色濾液を減圧下で蒸発させ、黄色固体を真空下、４０℃で終夜乾燥した。
式ＩＩＩの化合物の調製
化合物Ｃ１
【化27】
【化28】
【0071】
ステップ２：ステップ１からの固体のＴＨＦ溶液を、無水マレイン酸の１，４－ジオキサン中溶液に添加し、得られた混合物を室温で１２時間撹拌した。対応するカルボン酸を
、濾過によって白色固体として単離し、真空下、６０℃で４時間乾燥した。
、濾過によって白色固体として単離し、真空下、６０℃で４時間乾燥した。
【化29】
【0072】
ステップ３：ステップ２からのカルボン酸および酢酸ナトリウムの無水酢酸溶液を、７０℃で３時間加熱した。次いで溶液を、過剰なジエチルエーテルに注いで、沈殿を完了させた。得られた沈殿物を濾過によって単離し、真空下、６０℃で終夜乾燥した。
【0073】
（実施例４）
式ＩＶおよびＶの化合物の調製
ａ）化合物Ｅ２（遊離形態）
ジアミノマレオニトリル（１．０ｇ、４．６２５ｍｍｏｌ）および無水ジメチルホルムアミド（１０ｍＬ）の溶液を、不活性反応器に添加する。化合物２－［ビス（メチルチオ）メチレン］マロノニトリル（ＤＭ３）（０．７８７ｇ、４．６２５ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を１２０℃で１６時間撹拌する。溶媒および揮発性化合物を真空下で除去する。得られる生成物を、溶離液として酢酸エチルおよびヘキサンの混合物を使用するシリカゲルクロマトグラフィによって精製する。
式ＩＶおよびＶの化合物の調製
ａ）化合物Ｅ２（遊離形態）
【化30】
【0074】
ｂ）化合物Ｄ３（遊離形態）
化合物ＤＭ３（０．５００ｇ、２．９４ｍｍｏｌ）のメタノール（５０ｍＬ）中溶液を、不活性反応器（耐圧ボンベ）に挿入する。アンモニア（０．５００ｇ、２９．４ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を７０℃で１６時間撹拌する。溶媒および揮発性化合物を真空下で除去する。得られる化合物（ＤＭ３－ＮＨ２）を、さらに精製せずに使用する。
【化31】
【0075】
化合物ＤＭ３－ＮＨ２（０．５００ｇ、４．６３ｍｍｏｌ）のＴＨＦ（５０ｍＬ）中溶液を、不活性反応器に導入する。塩化オキサリル（０．５８７ｇ、４．６３ｍｍｏｌ）を添加し、反応混合物を室温で１６時間撹拌する。溶媒および揮発性化合物を、真空下で除去する。生成物を、アルコール中での再結晶によって精製する。
【0076】
ｃ）化合物Ｅ４（遊離形態）
ジアミノマレオニトリル（８．０ｇ、７４．０ｍｍｏｌ）の無水テトラヒドロフラン（２５０ｍＬ）中溶液を、不活性反応器に導入し、溶液を脱気する。ホスゲン（７．３２ｇ、７４．０ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を１時間撹拌する。次いでエタンチオール（１４．９ｇ、１４８．０ｍｍｏｌ）を添加し、混合物をさらに１６時間撹拌する。溶媒および揮発性化合物を真空下で除去する。アセトン（１００ｍＬ）および５滴の１２Ｍ ＨＣｌを添加し、混合物を、橙色から灰白色への完全な変色が観察されるまで、１２０℃で１６時間加熱する。生成物は、灰白色粉末である。
【化32】
【0077】
（実施例５）
選択される塩の導電率
導電率測定を、白金セル（タイプＨＴＣＣ：ガラスホルダ上に白金黒付き白金の平行板）を使用する生物学的導電率計（モデルＭＣＳ－１０）で実施した。塩を、使用前に、真空炉内で７０℃で一晩乾燥し、ＰＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ（４／３／３）または蒸留水を溶媒として使用した。ＬｉＣｌ（水中）またはＬｉＰＦ６（ＰＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ中）の溶液を、参照として使用した。
＊その二リチウム塩形態にある。
選択される塩の導電率
導電率測定を、白金セル（タイプＨＴＣＣ：ガラスホルダ上に白金黒付き白金の平行板）を使用する生物学的導電率計（モデルＭＣＳ－１０）で実施した。塩を、使用前に、真空炉内で７０℃で一晩乾燥し、ＰＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ（４／３／３）または蒸留水を溶媒として使用した。ＬｉＣｌ（水中）またはＬｉＰＦ６（ＰＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ中）の溶液を、参照として使用した。
【表1】
【0078】
数多くの変更を、本発明の範囲から逸脱することなく上述の実施形態のいずれかに行うことができる。本出願で言及される任意の参考文献、特許、または科学文献の文書は、全ての目的でそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0079】
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
（項１）
式Ｉ：
［式中、
Ｒ １ およびＲ ２ は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ ２ 、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ ３ は、ＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ 、ＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ 、ＳＯ ２ ＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ 、ＳＯ ２ ＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ 、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ ４ は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキル、および必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項２）
Ｒ ３ がＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ である、上記項１に記載の化合物。
（項３）
Ｒ ３ がＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ である、上記項１に記載の化合物。
（項４）
Ｒ ４ が、フッ素およびアルコキシのうちの少なくとも１つで置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２または３に記載の化合物。
（項５）
Ｒ ４ が、少なくとも１個のフッ素原子で置換されているＣ ６ アリールである、上記項２または３に記載の化合物。
（項６）
Ｒ ３ が複素環である、上記項１に記載の化合物。
（項７）
Ｒ １ およびＲ ２ のうちの少なくとも１つがＣＮである、上記項１から６のいずれか一項に記載の化合物。
（項８）
Ｒ １ およびＲ ２ の両方がＣＮである、上記項７に記載の化合物。
（項９）
前記化合物が
から選択される、上記項１に記載の化合物またはその互変異性体。
（項１０）
式ＩＩ：
［式中、
Ｒ ５ は、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
Ｒ ６ は、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項１１）
Ｒ ５ が、非置換Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０に記載の化合物。
（項１２）
Ｒ ５ が、フッ素化Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０に記載の化合物。
（項１３）
Ｒ ６ が、フッ素化Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０から１２のいずれか一項に記載の化合物。
（項１４）
Ｒ ６ が、フッ素化Ｃ ６ アリール基である、上記項１０から１２のいずれか一項に記載の化合物。
（項１５）
前記化合物が
から選択される、上記項１０に記載の化合物またはその互変異性体。
（項１６）
前記化合物が
から選択される、上記項１５に記載の化合物。
（項１７）
式ＩＩＩ：
［式中、
Ｒ ７ は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルから選択され、Ｌ １ は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項１８）
Ｒ ７ がフッ素原子である、上記項１７に記載の化合物。
（項１９）
Ｒ ７ が、フッ素置換Ｃ １～６ アルキル基から選択される、上記項１７に記載の化合物。
（項２０）
Ｌ １ が共有結合である、上記項１７から１９のいずれか一項に記載の化合物。
（項２１）
Ｌ １ が、必要に応じて置換されているＣ ６ アリール基から選択されるリンカーである、上記項１７から１９のいずれか一項に記載の化合物。
（項２２）
前記化合物が
から選択される、上記項１７に記載の化合物またはその互変異性体。
（項２３）
式ＩＶ：
［式中、
Ｘ １ は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ １ が炭素原子であるとき、Ｒ ８ およびＲ ９ は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルであるか、または
Ｘ １ が窒素原子であるとき、Ｒ ８ は存在せず、かつＲ ９ は必要に応じて置換されているＳＯ ２ アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルであり、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項２４）
Ｘ １ が炭素原子である、上記項２３に記載の化合物。
（項２５）
Ｒ ８ およびＲ ９ のうちの少なくとも１つが、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２４に記載の化合物。
（項２６）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２７）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にＣＮである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２８）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、フッ素置換Ｃ １～６ アルキルである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２９）
Ｘ １ が窒素原子である、上記項２３に記載の化合物。
（項３０）
Ｒ ９ が、フッ素置換ＳＯ ２ アルキル（例えば、ＳＯ ２ ＣＦ ３ ）である、上記項２９に記載の化合物。
（項３１）
ｍが０である、上記項２３から３０のいずれか一項に記載の化合物。
（項３２）
ｍが１である、上記項２３から３０のいずれか一項に記載の化合物。
（項３３）
前記化合物が
から選択される、上記項２３に記載の化合物またはその互変異性体。
（項３４）
式Ｖ：
［式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ８ 、Ｒ ９ 、Ｘ １ 、Ｍ、およびｎは、先に定義された通りであるか、またはＲ ８ およびＲ ９ は存在せず、Ｘ １ は酸素原子である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項３５）
Ｒ １ およびＲ ２ のうちの少なくとも１つがＣＮである、上記項３４に記載の化合物。
（項３６）
Ｒ １ およびＲ ２ の両方がＣＮである、上記項３５に記載の化合物。
（項３７）
Ｘ １ が炭素原子である、上記項３４から３６のいずれか一項に記載の化合物。
（項３８）
Ｒ ８ およびＲ ９ のうちの少なくとも１つが、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物。
（項３９）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物。
（項４０）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にＣＮである、上記項３７に記載の化合物。
（項４１）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にフッ素置換Ｃ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物
。
（項４２）
Ｘ １ が窒素原子である、上記項３４から３６のいずれか一項に記載の化合物。
（項４３）
Ｒ ９ が、フッ素置換ＳＯ ２ アルキル（例えば、ＳＯ ２ ＣＦ ３ ）である、上記項４２に記載の化合物。
（項４４）
ＭがＬｉであり、ｎが１である、上記項１から４３のいずれか一項に記載の化合物。
（項４５）
前記化合物が
から選択される、上記項３４に記載の化合物またはその互変異性体。
（項４６）
添加剤としての上記項１から４５のいずれか一項に記載の化合物と、少なくとも１種の電気化学的に活性な材料とを含む、電極材料。
（項４７）
上記項１から４５のいずれか一項に記載の化合物を含む、電解質組成物。
（項４８）
相溶性の溶媒をさらに含む、上記項４７に記載の電解質組成物。
（項４９）
前記相溶性の溶媒が有機溶媒である、上記項４８に記載の電解質組成物。
（項５０）
前記相溶性の溶媒が水性溶媒である、上記項４８に記載の電解質組成物。
（項５１）
相溶性の溶媒和ポリマーをさらに含む、上記項４７に記載の電解質組成物。
（項５２）
電解質、電極、および対電極を含む電気化学セルであって、前記電極または対電極のうちの少なくとも１つが、上記項４６に記載の電極材料を含む、電気化学セル。
（項５３）
上記項４７から５１のいずれか一項に記載の電解質、電極、および対電極を含む、電気化学セル。
（項５４）
前記電気化学セルが、バッテリ、エレクトロクロミックデバイス、またはキャパシタである、上記項５２または５３に記載の電気化学セル。
（項５５）
前記バッテリが、リチウムまたはリチウムイオンバッテリである、上記項５４に記載の電気化学セル。
（項５６）
上記項５２から５５のいずれか一項に記載の電気化学セルの、電気自動車もしくはハイブリッド車における、またはユビキタスＩＴデバイスにおける使用。
（項１）
式Ｉ：
【化33】
［式中、
Ｒ １ およびＲ ２ は、独立して、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ ２ 、必要に応じて置換されているアルキルから選択され、好ましくはＣＮであり、
Ｒ ３ は、ＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ 、ＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ 、ＳＯ ２ ＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ 、ＳＯ ２ ＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ 、または必要に応じて置換されている複素環から選択され、
Ｒ ４ は、フッ素、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキル、および必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項２）
Ｒ ３ がＮＨＳＯ ２ Ｒ ４ である、上記項１に記載の化合物。
（項３）
Ｒ ３ がＮＨＳＯ ２ ＯＲ ４ である、上記項１に記載の化合物。
（項４）
Ｒ ４ が、フッ素およびアルコキシのうちの少なくとも１つで置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２または３に記載の化合物。
（項５）
Ｒ ４ が、少なくとも１個のフッ素原子で置換されているＣ ６ アリールである、上記項２または３に記載の化合物。
（項６）
Ｒ ３ が複素環である、上記項１に記載の化合物。
（項７）
Ｒ １ およびＲ ２ のうちの少なくとも１つがＣＮである、上記項１から６のいずれか一項に記載の化合物。
（項８）
Ｒ １ およびＲ ２ の両方がＣＮである、上記項７に記載の化合物。
（項９）
前記化合物が
【化34】
から選択される、上記項１に記載の化合物またはその互変異性体。
（項１０）
式ＩＩ：
【化35】
［式中、
Ｒ ５ は、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
Ｒ ６ は、必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択され、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項１１）
Ｒ ５ が、非置換Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０に記載の化合物。
（項１２）
Ｒ ５ が、フッ素化Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０に記載の化合物。
（項１３）
Ｒ ６ が、フッ素化Ｃ １～６ アルキル基である、上記項１０から１２のいずれか一項に記載の化合物。
（項１４）
Ｒ ６ が、フッ素化Ｃ ６ アリール基である、上記項１０から１２のいずれか一項に記載の化合物。
（項１５）
前記化合物が
【化36】
から選択される、上記項１０に記載の化合物またはその互変異性体。
（項１６）
前記化合物が
【化37】
から選択される、上記項１５に記載の化合物。
（項１７）
式ＩＩＩ：
【化38】
［式中、
Ｒ ７ は、フッ素原子および必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルから選択され、Ｌ １ は、共有結合、または必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルおよび必要に応じて置換されているＣ ６ アリールから選択されるリンカーであり、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項１８）
Ｒ ７ がフッ素原子である、上記項１７に記載の化合物。
（項１９）
Ｒ ７ が、フッ素置換Ｃ １～６ アルキル基から選択される、上記項１７に記載の化合物。
（項２０）
Ｌ １ が共有結合である、上記項１７から１９のいずれか一項に記載の化合物。
（項２１）
Ｌ １ が、必要に応じて置換されているＣ ６ アリール基から選択されるリンカーである、上記項１７から１９のいずれか一項に記載の化合物。
（項２２）
前記化合物が
【化39】
から選択される、上記項１７に記載の化合物またはその互変異性体。
（項２３）
式ＩＶ：
【化40】
［式中、
Ｘ １ は、炭素または窒素原子であり、
Ｘ １ が炭素原子であるとき、Ｒ ８ およびＲ ９ は、それぞれ独立してＦ、ＣＮ、もしくは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルであるか、または
Ｘ １ が窒素原子であるとき、Ｒ ８ は存在せず、かつＲ ９ は必要に応じて置換されているＳＯ ２ アルキルもしくは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルであり、
（Ｍ ｎ＋ ） １／ｎ は金属カチオンであり、Ｍは金属でありかつｎは１または２であり、例えばＭは、アルカリ金属、アルカリ土類金属であり、例えばＭは、Ｌｉ、Ｎａ、もしくはＫであるか、またはＭはＬｉでありかつｎは１であり、
ｍは、０または１から選択される整数である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項２４）
Ｘ １ が炭素原子である、上記項２３に記載の化合物。
（項２５）
Ｒ ８ およびＲ ９ のうちの少なくとも１つが、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２４に記載の化合物。
（項２６）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２７）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にＣＮである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２８）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、フッ素置換Ｃ １～６ アルキルである、上記項２４または２５に記載の化合物。
（項２９）
Ｘ １ が窒素原子である、上記項２３に記載の化合物。
（項３０）
Ｒ ９ が、フッ素置換ＳＯ ２ アルキル（例えば、ＳＯ ２ ＣＦ ３ ）である、上記項２９に記載の化合物。
（項３１）
ｍが０である、上記項２３から３０のいずれか一項に記載の化合物。
（項３２）
ｍが１である、上記項２３から３０のいずれか一項に記載の化合物。
（項３３）
前記化合物が
【化41】
から選択される、上記項２３に記載の化合物またはその互変異性体。
（項３４）
式Ｖ：
【化42】
［式中、Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ８ 、Ｒ ９ 、Ｘ １ 、Ｍ、およびｎは、先に定義された通りであるか、またはＲ ８ およびＲ ９ は存在せず、Ｘ １ は酸素原子である］
で定義される化合物またはその互変異性体。
（項３５）
Ｒ １ およびＲ ２ のうちの少なくとも１つがＣＮである、上記項３４に記載の化合物。
（項３６）
Ｒ １ およびＲ ２ の両方がＣＮである、上記項３５に記載の化合物。
（項３７）
Ｘ １ が炭素原子である、上記項３４から３６のいずれか一項に記載の化合物。
（項３８）
Ｒ ８ およびＲ ９ のうちの少なくとも１つが、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物。
（項３９）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共に、ＣＮまたは必要に応じて置換されているＣ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物。
（項４０）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にＣＮである、上記項３７に記載の化合物。
（項４１）
Ｒ ８ およびＲ ９ が共にフッ素置換Ｃ １～６ アルキルである、上記項３７に記載の化合物
。
（項４２）
Ｘ １ が窒素原子である、上記項３４から３６のいずれか一項に記載の化合物。
（項４３）
Ｒ ９ が、フッ素置換ＳＯ ２ アルキル（例えば、ＳＯ ２ ＣＦ ３ ）である、上記項４２に記載の化合物。
（項４４）
ＭがＬｉであり、ｎが１である、上記項１から４３のいずれか一項に記載の化合物。
（項４５）
前記化合物が
【化43】
から選択される、上記項３４に記載の化合物またはその互変異性体。
（項４６）
添加剤としての上記項１から４５のいずれか一項に記載の化合物と、少なくとも１種の電気化学的に活性な材料とを含む、電極材料。
（項４７）
上記項１から４５のいずれか一項に記載の化合物を含む、電解質組成物。
（項４８）
相溶性の溶媒をさらに含む、上記項４７に記載の電解質組成物。
（項４９）
前記相溶性の溶媒が有機溶媒である、上記項４８に記載の電解質組成物。
（項５０）
前記相溶性の溶媒が水性溶媒である、上記項４８に記載の電解質組成物。
（項５１）
相溶性の溶媒和ポリマーをさらに含む、上記項４７に記載の電解質組成物。
（項５２）
電解質、電極、および対電極を含む電気化学セルであって、前記電極または対電極のうちの少なくとも１つが、上記項４６に記載の電極材料を含む、電気化学セル。
（項５３）
上記項４７から５１のいずれか一項に記載の電解質、電極、および対電極を含む、電気化学セル。
（項５４）
前記電気化学セルが、バッテリ、エレクトロクロミックデバイス、またはキャパシタである、上記項５２または５３に記載の電気化学セル。
（項５５）
前記バッテリが、リチウムまたはリチウムイオンバッテリである、上記項５４に記載の電気化学セル。
（項５６）
上記項５２から５５のいずれか一項に記載の電気化学セルの、電気自動車もしくはハイブリッド車における、またはユビキタスＩＴデバイスにおける使用。