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(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】
(24)【登録日】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】電解液
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0567 20100101AFI20240827BHJP
H01M 10/0569 20100101ALI20240827BHJP
H01M 10/0525 20100101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0567
H01M10/0569
H01M10/0525
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022546405
(86)(22)【出願日】2021-01-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-23
(86)【国際出願番号】 US2021015857
(87)【国際公開番号】W WO2021155250
(87)【国際公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-09-27
(31)【優先権主張番号】62/968,684
(32)【優先日】2020-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】509354042
【氏名又は名称】アセンド・パフォーマンス・マテリアルズ・オペレーションズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＣＥＮＤ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100168066
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 雄太
(72)【発明者】
【氏名】イーバート，ジェファーソン・トーマス
(72)【発明者】
【氏名】ヘーゼルタイン，ベンジャミン
【審査官】窪田 陸人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０７３３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１１６８７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－００６０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９４００７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－００４６９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０７７０１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５１００４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／００３０７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１５６４００（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０５－１０／０５８７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオン成分、ベース溶媒、ここでベース溶媒は対称直鎖状カーボネートを含む、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化1】
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量で、前記対称直鎖状カーボネートを含み、
前記電解液の前記添加剤パッケージはカーボネート化合物を７０ｗｔ．％未満含み、
０．８５よりも高い第１サイクルクーロン効率、および／または２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、電解液。
【請求項2】
前記環状カーボネート化合物が、フルオロエチレンカーボネートを含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項3】
環状カーボネート３０ｗｔ％未満を含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項4】
フルオロエチレンカーボネート６ｗｔ％未満を含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項5】
５０ｗｔ％未満の量で、非対称直鎖状カーボネートをさらに含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項6】
前記トリニトリル化合物が、トリシアノヘキサンを含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項7】
前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物がビニリデンカーボネートを含み、溶液が、電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、請求項１に記載の電解液。
【請求項8】
メチレンメタンジスルホネートまたはフルオロエチレンカーボネート、またはその組み合わせをさらに含む、請求項１に記載の電解液。
【請求項9】
イオン成分、ベース溶媒、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化2】
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、電解液。
【請求項10】
前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、請求項９に記載の電解液。
【請求項11】
カソード、アノード、ならびに
電解液、ここで電解液は、
イオン成分、
ベース溶媒、および
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化3】
を含む二次電池であって、
前記電解液が、前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含み、
前記電解液の前記添加剤パッケージはカーボネート化合物を７０ｗｔ．％未満含み、
電池が、４．４８ボルトで動作される場合、５日ガス発生値４．９ｍＬ未満を示す、二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０２０年１月３１日出願の米国特許仮出願第６２／９６８６８４号に対して優先権を主張するものであり、それは、参照によって本明細書に組み込まれている。
[0001]本出願は、２０２０年１月３１日出願の米国特許仮出願第６２／９６８６８４号に対して優先権を主張するものであり、それは、参照によって本明細書に組み込まれている。
【0002】
[0002]本開示は、一般に、例えば、二次電池、例えば充電式バッテリーまたは他の電気機器において使用するための電解液に関する。より詳細には、本開示は、トリニトリル化合物を含み、改善された性能特性を示す電解液を提供する。
【背景技術】
【0003】
[0003]充電式バッテリーまたは蓄電池としても既知である二次電池は、何度も充電し、放電し、再充電することができる、電気的バッテリーの種類である。用語「二次」電池により、再充電できない一次電池からこれらのバッテリーが区別された。二次電池は、カソード、アノード、および触媒として働く電解液を含む。充電するとき、陽イオンの集積がカソードで発生する。結果として、電子がアノードからカソードへ向かって移動し、カソードとアノードとの間で電位を生じる。蓄積する電圧は、正のカソードから外部負荷を通って、負のアノードへ戻る通過電流によって放出される。
【0004】
[0004]電解液は、電位を生じるイオン流動を支える故に、いずれの二次電池にも重要な成分である。電解液は、充電でカソードからアノードへのイオンの動き、放電で逆のイオンの動きを促進することによって、二次電池を導電性にする触媒として作用する。電解液が、バッテリーの電源能力、高温および／または低温でのバッテリー性能、および使用の安全性に影響を及ぼし得るので、二次電池の性能は、電解液に極めて依存する。二次電池の機能を改善するために、電解液は、好ましくは、電子流動に対する低い抵抗、例えば、インピーダンスを示し、広範囲の温度にわたって、一貫して安全に作動する。リチウムイオン電池は、広く開発され、近年使用される、二次電池の種類である。例えば、リチウムイオン電池は、パワーポータブル電子機器に使用される。典型的なリチウムイオン電池は、グラファイト系アノード、リチウム含有遷移金属複合酸化物、および非水性有機電解液を含む。
【0005】
[0005]電解液の選択は、リチウムイオン電池において、とりわけ重要であり得る。リチウムイオン電池において、固体電解質相間界面としても既知である不動態化膜が、アノードの表面に形成する。固体電解質相間界面は、電気絶縁性をもたらすが、通常のバッテリー機能を支えるための、十分なイオン伝導性も有する。さらに、固体電解質相間界面は、劣化からアノードを保護し、リチウムイオン電池の長寿命に寄与する。固体電解質相間界面の形成中に、電解液の一部が消費される。したがって、電解液の選択、例えば、電解液中のある種の成分または添加剤の包含によって、固体電解質相間界面の形成を容易にすることにより、または固体電解質相間界面の劣化を防ぐことにより、リチウムイオン電池の機能性を改善することができる。
【0006】
[0006]米国特許第９８１９０５７号には、化学式１によって表される化合物を含む、再充電可能なリチウム電池が開示される。化学式１において、ｋ、ｌ、およびｍのそれぞれは、独立して、整数０～２０であり、ｎは整数１～７であり、ｋ、ｌ、およびｍは、化学式１の化合物が非対称構造を有するように選択される。化学式１の化合物は、再充電可能なリチウム電池の正極、負極、または電解質に含まれ得る。
【0007】
[0007]電解液は、改善された二次電池、例えばリチウムイオン電池の開発に不可欠である。ポータブル電子機器は発展し続けている故に、製造者および消費者は、高性能な二次電池を要求する。これに関して、予想外の改善された性能特性、例えば、インピーダンス増大を示す二次電池、例えばリチウムイオン電池で使用するための、意外な化学的特徴、例えば、分極率、引火点、および／または粘度を有する新規の電解液が必要である。
【発明の概要】
【0008】
[0008]本開示は、電解液、例えば、二次電池において使用するものを提供する。一部の場合において、本開示は、イオン成分、場合により電解液の全重量に基づいて１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネート（ジエチルカーボネートまたはジメチルカーボネート、またはその組み合わせ）を含むベース溶媒、および添加剤パッケージを含む電解液を記載する。添加剤パッケージは、本明細書に記載の化学構造を有するトリニトリル化合物（トリシアノヘキサン）、および（３０ｗｔ％未満の）本明細書に記載の化学構造を有する環状カーボネート化合物（ビニレンカーボネートもしくはエチレンカーボネート、もしくはその組み合わせ、またはフルオロエチレンカーボネート（６ｗｔ％未満））を含む。電解液は、５０ｗｔ％未満の量の、非対称直鎖状カーボネート、例えば、エチルメチルカーボネート、場合によりスルホネート、例えば、メチレンメタンジスルホネートをさらに含むことができる。環状カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、０．５：１～５：１であってもよい。一部の場合において、トリニトリル化合物はトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物はビニリデンカーボネートを含み、溶液は電圧降下０．２５Ｖ未満を示す。電解液は、２０サイクルにわたって０．８５よりも高い第１サイクルクーロン効率、および／または２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示すことができる。一部の場合において、本開示は、イオン成分、ベース溶媒、ならびに本明細書に記載の化学構造を有する、トリニトリル化合物およびスルホネート化合物を含む添加剤パッケージを含む電解液に関する。一部の実施形態において、本開示は、場合によりリチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有するカソード、場合によりグラファイトを含むアノード、および電解液を含む二次電池に関する。電池は、４．４８ボルトで動作される場合、５日ガス発生値（５ ｄａｙ ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ）４．９ｍＬ未満を示すことができる。
【0009】
[0009]開示された技術の性質および有利な点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図を参照することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】[0010]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図2】[0011]本開示の実施形態の実施例および比較例について、デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【図3】[0012]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図4】[0013]本開示の実施形態の実施例および比較例について、（零点規正）デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【図5】[0014]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図6】[0015]本開示の実施形態の実施例および比較例について、（零点規正）デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【図7】[0016]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図8】[0017]本開示の実施形態の実施例および比較例について、（零点規正）デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【図9】[0018]本開示の実施形態の実施例および比較例について、電圧対時間のプロットを示す図である。
【図10】[0019]本開示の実施形態の実施例および比較例について、電圧対時間のプロットを示す図である。
【図11】[0020]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化放電容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図12】[0021]本開示の実施形態の実施例および比較例について、（零点規正）デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【図13】[0022]本開示の実施形態の実施例および比較例について、規格化放電容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図14】[0023]本開示の実施形態の実施例および比較例について、放電容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図15】[0024]本開示の実施形態の実施例および比較例について、放電容量対サイクルのプロットを示す図である。
【図16】[0025]本開示の実施形態の実施例および比較例について、エネルギー効率対サイクルのプロットを示す図である。
【図17】[0026]本開示の実施形態の実施例および比較例について、デルタＶ対サイクルのプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
緒言
[0027]従来の電解液は、イオン成分およびベース溶媒を含む。加えて、添加剤パッケージは、しばしば含まれて、電解質組成物が利用される電池の性能を改善する特質をもたらす。従来のベース溶媒は、カーボネート、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を含むことができる。しかし、これらのベース溶媒には、従来の添加剤パッケージと共に用いられる場合、粘度および分極率、ならびに低い引火点に伴う問題がある。結果として、従来の電解質組成物を用いるバッテリー電池は、他の欠点の中でも、インピーダンス増大、クーロン効率（ＣＥ）、容量保持、およびガス発生値に関して劣った性能を示す。
[0027]従来の電解液は、イオン成分およびベース溶媒を含む。加えて、添加剤パッケージは、しばしば含まれて、電解質組成物が利用される電池の性能を改善する特質をもたらす。従来のベース溶媒は、カーボネート、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を含むことができる。しかし、これらのベース溶媒には、従来の添加剤パッケージと共に用いられる場合、粘度および分極率、ならびに低い引火点に伴う問題がある。結果として、従来の電解質組成物を用いるバッテリー電池は、他の欠点の中でも、インピーダンス増大、クーロン効率（ＣＥ）、容量保持、およびガス発生値に関して劣った性能を示す。
【0012】
[0028]ここで、添加剤パッケージおよびベース溶媒の特有の組み合わせは、相乗効果的な化学的特徴、例えば、分極率、引火点、および／または粘度を示す電解質組成物をもたらすことが見出された。さらに、様々なバッテリー電池において用いられる場合、これらの電解質組成物により、バッテリー性能特性における予想外の、相乗効果的な改善、例えば、低いインピーダンス増大、優れたＣＥ、および容量保持、ならびに低レベルのガス発生および誘電率がもたらされることが見出された。トリニトリルおよび環状カーボネートの組み合わせは、本明細書で開示される特定のベース溶媒と共に用いられる場合、これらの特質に寄与する。トリニトリル添加剤の使用により、他の特徴、例えば粘度に悪影響を及ぼすことなく、分極率および引火点の性能が有利に改善されることが見出された。別の言い方をすれば、場合により、開示された濃度で用いられる前述の成分によって、より低い粘度を維持することが見出され、それによって、分極率および引火点の特徴を依然として維持しながら、予想外のインピーダンス増大性能がもたらされる。
【0013】
[0029]添加剤パッケージ中の添加剤に加えて、ベース溶媒中、および／または添加剤パッケージ中の様々なカーボネートの組み合わせが、電解液の全体の性能において重要であることが見出された。理論に束縛されることなく、電解液中の化合物の含量および化学構造は、性能に有意な効果を有すると考えられる。さらに、特に、環状および対称の、直鎖状のカーボネートの相乗効果的な組み合わせは、予想外なことに、有利な電解質組成物の特徴に寄与することが見出され、それにより、電解質の性能において有意な差がもたらされる。一例として、開示されたレベルで、対称直鎖状カーボネート、例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）および／またはＤＥＣの濃度を維持することにより、分極率、引火点、および／または粘度の相乗効果的なバランスがもたらされる。従来の電解液は、より少ない量の対称直鎖状カーボネートに加えて、有意により多い量の環状カーボネート、例えば、ＥＣおよびＶＣを用い、本明細書の実施例に示すように、有意により劣った性能を示す。
【0014】
[0030]上記の通り、ニトリル化合物の存在と併せて、電解液中のカーボネート化合物の含量および構造（直鎖状に対して環状、対称に対して非対称）により、上記で開示された、意外な化学的特徴および性能特性がもたらされることが明らかになった。
【0015】
[0031]本開示は、二次電池、例えばリチウムイオン電池において使用するための電解液を提供する。電解液は、イオン成分、ベース溶媒、および添加剤パッケージを含む。一部の場合において、実際には、イオン成分をベース溶媒中に溶解させ、添加剤パッケージを、場合により、生成された溶液に添加する。本開示はまた、本明細書に記載された電解液を利用する二次電池、例えばリチウムイオン電池も記載する。一部の実施形態において、電解液は、イオン成分、対称直鎖状カーボネート、トリニトリル化合物、および環状カーボネートを含む。
【0016】
[0032]一部の実施形態において、電解液は、トリニトリル化合物およびカーボネート化合物を、例えば、添加剤パッケージの成分として含む。一部の場合において、電解液は、スルホネート化合物をさらに含む。以下に説明するように、電解液のトリニトリル化合物、カーボネート化合物、スルホネート化合物は、様々な形態をとることができる。
【0017】
[0033]一部の実施形態において、例えば、電解液は、トリニトリル化合物、例えばトリシアノヘキサン（ＴＣＨ）およびカーボネート化合物、例えばビニレンカーボネート（ＶＣ）の混合物を含むことができる。他の実施形態において、電解液は、トリニトリル化合物、例えばＴＣＨおよびカーボネート化合物、例えばフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）の混合物を含むことができる。他の実施形態において、電解液は、トリニトリル化合物、例えばＴＣＨ、カーボネート化合物、例えばＶＣ、およびスルホネート化合物、メチレンメチルジスルホネート（ＭＭＤＳ）の混合物を含むことができる。
【0018】
[0034]一部の場合において、電解質組成物は、ニトリル化合物およびスルホネート、例えば、プロパンスルトン（ＰＳ）を含む。
添加剤パッケージ
[0035]添加剤パッケージは、トリニトリル化合物、場合により別の成分、例えばカーボネート化合物（添加剤として）を含む。一部の場合において、添加剤パッケージおよびベース溶媒はそれぞれ、カーボネート化合物を含み、特定の例において、同じカーボネート化合物がベース溶媒と添加剤パッケージとの両方において存在すると考察される。一部の実施形態において、ベース溶媒は、イオン化合物を初めに溶解させた溶媒である。この場合、ベース溶媒がイオン化合物を初めに溶解させたカーボネートであるならば、そのカーボネートは、ベース溶媒の成分であると考えられる。一部の実施形態において、添加剤パッケージが、ベース溶媒と組み合わせたカーボネートを含む場合、そのカーボネートは、添加剤パッケージの成分であると考えられる。一部の場合において、カーボネート化合物は、ベース溶媒として、かつ添加剤パッケージの成分として作用することができる。
添加剤パッケージ
[0035]添加剤パッケージは、トリニトリル化合物、場合により別の成分、例えばカーボネート化合物（添加剤として）を含む。一部の場合において、添加剤パッケージおよびベース溶媒はそれぞれ、カーボネート化合物を含み、特定の例において、同じカーボネート化合物がベース溶媒と添加剤パッケージとの両方において存在すると考察される。一部の実施形態において、ベース溶媒は、イオン化合物を初めに溶解させた溶媒である。この場合、ベース溶媒がイオン化合物を初めに溶解させたカーボネートであるならば、そのカーボネートは、ベース溶媒の成分であると考えられる。一部の実施形態において、添加剤パッケージが、ベース溶媒と組み合わせたカーボネートを含む場合、そのカーボネートは、添加剤パッケージの成分であると考えられる。一部の場合において、カーボネート化合物は、ベース溶媒として、かつ添加剤パッケージの成分として作用することができる。
【0019】
トリニトリル化合物
[0036]本明細書に記載の電解液は、添加剤パッケージ中に、添加剤成分としてトリニトリル化合物を含む。トリニトリル化合物は、３個のシアノ官能基またはニトリル官能基を含む、任意の有機化合物であってもよい。発明者らは、これらのトリニトリル化合物の存在により、有利なことに、とりわけ、電解液によって高まった安定化効果、例えば、高められた、または改善された吸湿活性がもたらされ得ることを見出した。例えば、トリニトリル化合物のニトリル官能基は、電解液中に存在する水を回収することができる。電解液中の水の存在は、二次電池の劣化に寄与することがあり、機能および／または使用の安全性を損なうことになる。トリニトリル化合物は、おそらく３個のニトリル基の配置を含む化学構造故に、電解液の他の成分と組み合わされる場合、安定化の利点に加えて、前述された性能特性の多くにも寄与する。
[0036]本明細書に記載の電解液は、添加剤パッケージ中に、添加剤成分としてトリニトリル化合物を含む。トリニトリル化合物は、３個のシアノ官能基またはニトリル官能基を含む、任意の有機化合物であってもよい。発明者らは、これらのトリニトリル化合物の存在により、有利なことに、とりわけ、電解液によって高まった安定化効果、例えば、高められた、または改善された吸湿活性がもたらされ得ることを見出した。例えば、トリニトリル化合物のニトリル官能基は、電解液中に存在する水を回収することができる。電解液中の水の存在は、二次電池の劣化に寄与することがあり、機能および／または使用の安全性を損なうことになる。トリニトリル化合物は、おそらく３個のニトリル基の配置を含む化学構造故に、電解液の他の成分と組み合わされる場合、安定化の利点に加えて、前述された性能特性の多くにも寄与する。
【0020】
[0037]一部の実施形態において、トリニトリル化合物は、炭素原子の飽和鎖に、３個のシアノ官能基またはニトリル官能基を有する有機化合物である。例えば、一部の実施形態において、トリニトリル化合物は、トリニトリルアルカン、例えば、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有する有機化合物である。例示的なトリニトリル化合物には、ブタントリニトリル（例えば、トリシアノブタン）、ペンタントリニトリル（例えば、トリシアノペンタン）、ヘキサントリニトリル（例えば、ＴＣＨ）、ヘプタントリニトリル（例えば、トリシアノヘプタン）、オクタントリニトリル（例えば、トリシアノオクタン）、ノナントリニトリル（例えば、トリシアノノナン）、およびデカントリニトリル（例えば、トリシアノデカン）、ならびにその組み合わせが挙げられる。一部の場合において、トリニトリル化合物は、ＴＣＨ、ブタントリニトリル、もしくはペンタントリニトリル、またはその組み合わせを含む。
【0021】
[0038]化学構造に関して、トリニトリル化合物は、以下の構造：
【0022】
【化1】
【0023】
[0039]（式中、ａ、ｂ、およびｃは、独立して０～４であり、ａ、ｂ、およびｃの合計は４～１０である）を有することができる。
[0040]電解液の添加剤パッケージ中に存在するトリニトリル化合物の含量は、特に限定されず、様々であることができる。一実施形態において、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を１５ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、例えば、１５ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、または２４ｗｔ．％～３５ｗｔ．％含む。下限に関して、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を１５ｗｔ．％よりも多く、例えば、１８ｗｔ．％よりも多く、２０ｗｔ．％よりも多く、２２ｗｔ．％よりも多く、または２４ｗｔ．％よりも多く含むことができる。上限に関して、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を４５ｗｔ．％未満、例えば、４２ｗｔ．％未満、４０ｗｔ．％未満、３８ｗｔ．％未満、または３５ｗｔ．％未満で含むことができる。
[0040]電解液の添加剤パッケージ中に存在するトリニトリル化合物の含量は、特に限定されず、様々であることができる。一実施形態において、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を１５ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、例えば、１５ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４５ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～４２ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～３８ｗｔ．％、または２４ｗｔ．％～３５ｗｔ．％含む。下限に関して、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を１５ｗｔ．％よりも多く、例えば、１８ｗｔ．％よりも多く、２０ｗｔ．％よりも多く、２２ｗｔ．％よりも多く、または２４ｗｔ．％よりも多く含むことができる。上限に関して、電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物を４５ｗｔ．％未満、例えば、４２ｗｔ．％未満、４０ｗｔ．％未満、３８ｗｔ．％未満、または３５ｗｔ．％未満で含むことができる。
【0024】
[0041]一部の場合において、トリニトリル化合物は、全電解液の重量パーセントに関して特徴づけることができる。例えば、電解液は、トリニトリル化合物を０．０１ｗｔ％～１０ｗｔ％、例えば、０．０５ｗｔ％～７ｗｔ％、０．１ｗｔ％～５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～３ｗｔ％、０．５ｗｔ％～５ｗｔ％、０．５ｗｔ％～３ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２ｗｔ％含むことができる。上限に関して、電解液は、トリニトリル化合物を１０ｗｔ％未満、例えば、７ｗｔ％未満、５ｗｔ％未満、３ｗｔ％未満、２ｗｔ％未満、１．５ｗｔ％未満、または１ｗｔ％未満含むことができる。下限に関して、電解液は、トリニトリル化合物を０．０１ｗｔ％よりも多く、例えば、０．０５ｗｔ％よりも多く、０．０８ｗｔ％よりも多く、０．１ｗｔ％よりも多く、０．３ｗｔ％よりも多く、０．５ｗｔ％よりも多く、または１ｗｔ％よりも多く含むことができる。
【0025】
カーボネート化合物
[0042]本明細書に記載の電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物に加えて、カーボネート化合物、例えば、環状カーボネート化合物を含む。一部の場合において、添加剤パッケージは、トリニトリル化合物よりもより多くの環状カーボネート化合物（重量で）を、例えば、少なくとも１０％より多く、少なくとも２０％より多く、少なくとも５０％より多く、少なくとも７５％より多く、少なくとも１００％より多く、または少なくとも１２５％より多く含む。
[0042]本明細書に記載の電解液の添加剤パッケージは、トリニトリル化合物に加えて、カーボネート化合物、例えば、環状カーボネート化合物を含む。一部の場合において、添加剤パッケージは、トリニトリル化合物よりもより多くの環状カーボネート化合物（重量で）を、例えば、少なくとも１０％より多く、少なくとも２０％より多く、少なくとも５０％より多く、少なくとも７５％より多く、少なくとも１００％より多く、または少なくとも１２５％より多く含む。
【0026】
[0043]カーボネート化合物は、任意の炭酸のエステル、例えば、２個のアルコキシ官能基の側面にある、１個のカルボニル官能基を含む有機化合物であってもよい。発明者らは、これらのカーボネート化合物の存在により、有利なことに、とりわけ、ニトリル化合物のニトリル官能性とバランスがとれる場合、電解液の改善された機能がもたらされることを見出した。例えば、カーボネート化合物の包含により、より広い温度範囲にわたって、電解液の性能を改善することができる。
【0027】
[0044]一部の場合において、ベース溶媒および添加剤パッケージは、カーボネート化合物を含む。一部の実施形態において、ベース溶媒（中のカーボネート化合物）は、イオン化合物を初めに溶解させた溶媒であり、および／または添加剤パッケージ（中のカーボネート化合物）は、その後、ベース溶媒／イオン化合物と組み合わされる成分である。一部の場合において、カーボネート化合物は、ベース溶媒の成分として、かつ添加剤パッケージの成分として作用することができる。
【0028】
[0045]カーボネート化合物のアルコキシ官能基の構造は、特に限定されず、様々であることができる。一部の実施形態において、カーボネート化合物の２個のアルコキシ官能基は同じであり、他の実施形態において、２個のアルコキシ官能基は互いに異なる。それぞれのアルコキシ官能基は、脂肪族または芳香族の構成成分から選択することができる。好適な脂肪族アルコキシ官能基の例には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基（例えば、ｎ－プロポキシまたはイソプロポキシ）、およびブトキシ（ｂｕｔａｏｘｙ）（例えば、ｎ－ブトキシ、ｓｅｃ－ブトキシ、またはｔｅｒｔ－ブトキシ）が挙げられる。好適な芳香族官能基の例には、フェノキシ基およびベンジルオキシ基が挙げられる。例示的なカーボネート化合物には、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジベンジルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、メチルベンジルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、エチルベンジルカーボネート、プロピルブチルカーボネート、プロピルフェニルカーボネート、プロピルベンジルカーボネート、ブチルフェニルカーボネート、ブチルベンジルカーボネート、およびフェニルベンジルカーボネートが挙げられる。
【0029】
[0046]カーボネート化合物は、炭酸の環状エステルであってもよく、それによって、２個のアルコキシ官能基が炭素ブリッジによって連結される。一部の実施形態において、カーボネート化合物は、不飽和炭素鎖によって結合された、炭酸の環状エステルである。化学構造に関して、これらの実施形態のカーボネート化合物は、以下の構造：
【0030】
【化2】
【0031】
[0047]（式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有することができる。例えば、一部の実施形態において、Ｒ１およびＲ２のそれぞれは水素であり、カーボネート化合物はビニレンカーボネートである。
【0032】
[0048]一部の実施形態において、カーボネート化合物は、飽和炭素鎖によって結合された、炭酸の環状エステルである。化学構造に関して、これらの実施形態のカーボネート化合物は、以下の構造：
【0033】
【化3】
【0034】
[0049]（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有することができる。例えば、一部の実施形態において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６のそれぞれは水素であり、カーボネート化合物はエチレンカーボネートである。
【0035】
[0050]一部の実施形態において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６の１つまたは複数は、ハロゲンである。好適なハロゲンの例には、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素が挙げられる。一部の実施形態において、例えば、カーボネート化合物は、フルオロビニレンカーボネート、クロロビニレンカーボネート、ブロモビニレンカーボネート、ヨードビニレンカーボネート、ジフルオロビニレンカーボネート、ジクロロビニレンカーボネート、ジブロモビニレンカーボネート、ジヨードビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ブロモエチレンカーボネート、ヨードエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、ジクロロエチレンカーボネート、ジブロモエチレンカーボネート、ジヨードエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、トリクロロエチレンカーボネート、トリブロモエチレンカーボネート、トリヨードエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、テトラクロロエチレンカーボネート、テトラブロモエチレンカーボネート、テトラヨードエチレンカーボネートであってもよい。一部の実施形態において、カーボネート化合物は、フルオロエチレンカーボネートである。
【0036】
[0051]一部の実施形態において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６の１つまたは複数は、アルキル基である。好適なアルキル基の例には、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、およびデシル基が挙げられる。一部の実施形態において、例えば、カーボネート化合物は、置換または非置換の、４－メチル－１，３，－ジオキソール－２－オン、４－エチル－１，３，－ジオキソール－２－オン、４－プロピル－１，３，－ジオキソール－２－オン、４－メチル－５－メチル－１，３，－ジオキソール－２－オン、４－エチル－５－メチル－１，３，－ジオキソール－２－オン、４－プロピル－５－メチル－１，３，－ジオキソール－２－オン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、またはブチレンカーボネート（例えば、１，２－ブチレンカーボネート、ｃｉｓ－２，３－ブチレンカーボネート、またはｔｒａｎｓ－２，３－ブチレンカーボネート）である。
【0037】
[0052]一部の実施形態において、１つまたは複数のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、ハロアルキル基である。好適なハロアルキル基の例には、－ＣＨ２Ｘ、－ＣＨＸ２、－ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＸ３、－ＣＨＸＣＨ３、－ＣＨＸＣＨ２Ｘ、－ＣＨＸＣＨＸ２、－ＣＨＸＣＸ３、－ＣＸ２ＣＨ３、－ＣＸ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＸ２ＣＨＸ２、－ＣＸ２ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨＸＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨＸＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨＸＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＨＸＣＸ３、－ＣＨ２ＣＸ２ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＸ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＸ２ＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＸ２ＣＸ３、－ＣＨＸＣＸ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨＸＣＸ２ＣＨＸ２、－ＣＨＸＣＸ２ＣＸ３、－ＣＸ２ＣＸ２ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＸＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＸＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＸＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ２ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ２ＣＨＸ２、－ＣＨ２ＣＨ２ＣＸ２ＣＸ３、－ＣＨ２ＣＨＸＣＸ２ＣＨ３、－ＣＨ２ＣＨＸＣＸ２ＣＨ２Ｘ、－ＣＨ２ＣＨＸＣＸ２ＣＨＸ２、および－ＣＨ２ＣＨＸＣＸ２ＣＸ３（式中、Ｘは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素から選択されるハロゲンである）が挙げられる。
【0038】
[0053]電解液の添加剤パッケージ中に存在するカーボネート化合物の含量は、特に限定されず、様々であることができる。一実施形態において、電解液は、カーボネート化合物を３５ｗｔ．％～９０ｗｔ．％、例えば、３５ｗｔ．％～７５ｗｔ．％、３５ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、３５ｗｔ．％～６８ｗｔ．％、３５ｗｔ．％～６５ｗｔ．％、４０ｗｔ．％～７５ｗｔ．％、４０ｗｔ．％～７２ｗｔ．％、４０ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、４０ｗｔ．％～６８ｗｔ．％、４０ｗｔ．％～６５ｗｔ．％、４５ｗｔ．％～７５ｗｔ．％、４５ｗｔ．％～７２ｗｔ．％、４５ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、４５ｗｔ．％～６８ｗｔ．％、４５ｗｔ．％～６５ｗｔ．％、５０ｗｔ．％～７５ｗｔ．％、５０ｗｔ．％～７２ｗｔ．％、５０ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、５０ｗｔ．％～６８ｗｔ．％、または５０ｗｔ．％～６５ｗｔ．％含む。下限に関して、電解液の添加剤パッケージは、カーボネート化合物を３５ｗｔ．％よりも多く、例えば、４０ｗｔ．％よりも多く、４５ｗｔ．％よりも多く、または５０ｗｔ．％よりも多く含むことができる。上限に関して、電解液の添加剤パッケージは、カーボネート化合物を９０ｗｔ．％未満、例えば、７５ｗｔ．％未満、７２ｗｔ．％未満、７０ｗｔ．％未満、６８ｗｔ．％未満、または６５ｗｔ．％未満含むことができる。
【0039】
[0054]一部の場合において、カーボネート化合物は、全電解液の重量パーセントに関して特徴づけることができる。例えば、電解液は、カーボネート化合物を０．０１ｗｔ％～１０ｗｔ％、例えば、０．０５ｗｔ％～７ｗｔ％、０．１ｗｔ％～５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～４ｗｔ％、０．５ｗｔ％～５ｗｔ％、０．５ｗｔ％～３ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２．５ｗｔ％含むことができる。上限に関して、電解液は、カーボネート化合物を１０ｗｔ％未満、例えば、７ｗｔ％未満、５ｗｔ％未満、３ｗｔ％未満、２．５ｗｔ％未満、１．５ｗｔ％未満、または１ｗｔ％未満含むことができる。下限に関して、電解液は、カーボネート化合物を０．０１ｗｔ％よりも多く、例えば、０．０５ｗｔ％よりも多く、０．０８ｗｔ％よりも多く、０．１ｗｔ％よりも多く、０．３ｗｔ％よりも多く、０．５ｗｔ％よりも多く、または１ｗｔ％よりも多く含むことができる。
【0040】
低いＶＣ／ＥＣ
[0055]上記したように、ニトリル化合物の存在に加えて、電解液中のカーボネート化合物の含量および構造（直鎖状に対して環状、対称に対して非対称）は、上記で開示された、意外な化学的特徴および性能特性をもたらすことが見出された。したがって、直鎖状、環状、対称、および非対称のカーボネートの特有の相乗効果的な組み合わせは、予想外の性能特性に寄与する。
[0055]上記したように、ニトリル化合物の存在に加えて、電解液中のカーボネート化合物の含量および構造（直鎖状に対して環状、対称に対して非対称）は、上記で開示された、意外な化学的特徴および性能特性をもたらすことが見出された。したがって、直鎖状、環状、対称、および非対称のカーボネートの特有の相乗効果的な組み合わせは、予想外の性能特性に寄与する。
【0041】
[0056]対称は、化合物を二分することができ、得られた２つの側が互いの鏡像であることを意味する。非対称は、化合物を二分することができ、得られた２つの側が互いに鏡像ではないことを意味する。
【0042】
[0057]一部の実施形態において、電解質組成物は、少ない環状カーボネート含量（ＣＣＣ）を有する。カーボネート化合物は、環状カーボネートを含み、これらは、特有の量で用いられる。一部の場合において、この環状カーボネートは、ベース溶媒および添加剤成分として用いられる環状カーボネートを含むことができる。例えば、電解液は、環状カーボネート化合物を０．０１ｗｔ％～４０ｗｔ％、例えば、０．０５ｗｔ％～３０ｗｔ％、０．１ｗｔ％～３０ｗｔ％、０．１ｗｔ％～３０ｗｔ％、０．１ｗｔ％～２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％～３０ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２５ｗｔ％含むことができる。上限に関して、電解液は、カーボネート化合物を４０ｗｔ％未満、例えば、３０ｗｔ％未満、２５ｗｔ％未満、２０ｗｔ％未満、１５ｗｔ％未満、１０ｗｔ％未満、または５ｗｔ％未満含むことができる。環状カーボネートは、ＶＣおよび／またはＥＣ（および／またはＦＥＣ）を含むことができ、ＶＣおよび／またはＥＣ（および／または（ＦＥＣ）はこれらの量で存在する。一部の場合において、環状カーボネートはＥＣを含み、ＥＣは、これらの少量で存在する。一部の場合において、電解液は、環状カーボネート化合物、例えば、ＥＣを含むことができない。一部の場合において、ＦＥＣが存在する場合、電解液は、ＦＥＣを７ｗｔ％未満、例えば、６ｗｔ％未満、５ｗｔ％未満、４ｗｔ％未満、３ｗｔ％未満、２ｗｔ％未満、または１ｗｔ％未満含む。
【0043】
高いＤＭＣ／ＤＥＣ
[0058]一部の場合において、カーボネート化合物は、対称直鎖状カーボネートの高い含量を有する。カーボネート化合物は、対称直鎖状カーボネートを含み、これらは、特有の量で用いられる。一部の場合において、この対称直鎖状カーボネートには、ベース溶媒として用いられる対称直鎖状カーボネートを含むことができる。例えば、電解液は、対称直鎖状カーボネートを１９ｗｔ％～９０ｗｔ％、例えば、１９ｗｔ％～８５ｗｔ％、２０ｗｔ％～８５ｗｔ％、２０ｗｔ％～８０ｗｔ％、１９ｗｔ％～８０ｗｔ％、２０ｗｔ％～７５ｗｔ％、または２５ｗｔ％～７５ｗｔ％含むことができる。下限に関して、電解液は、対称直鎖状カーボネートを１５ｗｔ％よりも多く、例えば、１８ｗｔ％よりも多く、１９ｗｔ％よりも多く、２０ｗｔ％よりも多く、２２ｗｔ％よりも多く、２５ｗｔ％よりも多く、３０ｗｔ％よりも多く、４０ｗｔ％よりも多く、５０ｗｔ％よりも多く、または６０ｗｔ％よりも多く含むことができる。対称直鎖状カーボネートは、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣを含むことができ、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣは、これらの量で存在する。一部の場合において、対称直鎖状カーボネートはＤＥＣを含み、ＤＥＣはこれらの多量で存在する。これらのより多い量の使用は、たとえあったとしても、対称直鎖状カーボネート、例えば、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣを少ししか含まない電解液と対比して、前述された粘度、引火点、およびインピーダンスの利点に寄与することが示された。例えば、予想外なことに、より多い量の対称直鎖状カーボネート（トリニトリル化合物と組み合わせた）の使用により、粘度に悪影響を及ぼすことなく、引火点／誘電率が高められることが見出された。
[0058]一部の場合において、カーボネート化合物は、対称直鎖状カーボネートの高い含量を有する。カーボネート化合物は、対称直鎖状カーボネートを含み、これらは、特有の量で用いられる。一部の場合において、この対称直鎖状カーボネートには、ベース溶媒として用いられる対称直鎖状カーボネートを含むことができる。例えば、電解液は、対称直鎖状カーボネートを１９ｗｔ％～９０ｗｔ％、例えば、１９ｗｔ％～８５ｗｔ％、２０ｗｔ％～８５ｗｔ％、２０ｗｔ％～８０ｗｔ％、１９ｗｔ％～８０ｗｔ％、２０ｗｔ％～７５ｗｔ％、または２５ｗｔ％～７５ｗｔ％含むことができる。下限に関して、電解液は、対称直鎖状カーボネートを１５ｗｔ％よりも多く、例えば、１８ｗｔ％よりも多く、１９ｗｔ％よりも多く、２０ｗｔ％よりも多く、２２ｗｔ％よりも多く、２５ｗｔ％よりも多く、３０ｗｔ％よりも多く、４０ｗｔ％よりも多く、５０ｗｔ％よりも多く、または６０ｗｔ％よりも多く含むことができる。対称直鎖状カーボネートは、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣを含むことができ、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣは、これらの量で存在する。一部の場合において、対称直鎖状カーボネートはＤＥＣを含み、ＤＥＣはこれらの多量で存在する。これらのより多い量の使用は、たとえあったとしても、対称直鎖状カーボネート、例えば、ＤＥＣおよび／またはＤＭＣを少ししか含まない電解液と対比して、前述された粘度、引火点、およびインピーダンスの利点に寄与することが示された。例えば、予想外なことに、より多い量の対称直鎖状カーボネート（トリニトリル化合物と組み合わせた）の使用により、粘度に悪影響を及ぼすことなく、引火点／誘電率が高められることが見出された。
【0044】
低いＥＭＣ
[0059]一部の場合において、電解液は、ベース溶媒として用いられる、（少量の）非対称（直鎖状）カーボネート、例えばＥＭＣを含むことができる。例えば、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネートを０．０１ｗｔ％～５０ｗｔ％、例えば、０．０５ｗｔ％～４５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～４０ｗｔ％、０．１ｗｔ％～３５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％～３５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２５ｗｔ％含むことができる。上限に関して、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネートを５０ｗｔ％未満、例えば、４５ｗｔ％未満、４０ｗｔ％未満、３５ｗｔ％未満、３０ｗｔ％未満、２５ｗｔ％未満、または１０ｗｔ％未満含むことができる。非対称（直鎖状）カーボネートはＥＭＣを含むことができ、これらの量で存在することができる。一部の場合において、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネート、例えば、ＥＭＣを含むことができない。ここで、より少ない量の非対称直鎖状カーボネート（トリニトリル化合物と組み合わせた）の使用は、有利なことに、引火点および誘電率の性能を犠牲にすることなく、電解液のより低い粘度に寄与する。
[0059]一部の場合において、電解液は、ベース溶媒として用いられる、（少量の）非対称（直鎖状）カーボネート、例えばＥＭＣを含むことができる。例えば、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネートを０．０１ｗｔ％～５０ｗｔ％、例えば、０．０５ｗｔ％～４５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～４０ｗｔ％、０．１ｗｔ％～３５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％～３５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２５ｗｔ％含むことができる。上限に関して、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネートを５０ｗｔ％未満、例えば、４５ｗｔ％未満、４０ｗｔ％未満、３５ｗｔ％未満、３０ｗｔ％未満、２５ｗｔ％未満、または１０ｗｔ％未満含むことができる。非対称（直鎖状）カーボネートはＥＭＣを含むことができ、これらの量で存在することができる。一部の場合において、電解液は、非対称（直鎖状）カーボネート、例えば、ＥＭＣを含むことができない。ここで、より少ない量の非対称直鎖状カーボネート（トリニトリル化合物と組み合わせた）の使用は、有利なことに、引火点および誘電率の性能を犠牲にすることなく、電解液のより低い粘度に寄与する。
【0045】
[0060]カーボネート化合物の含量は、トリニトリル化合物の含量に対して記載することもできる。一実施形態において、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、０．５：１～５：１、例えば、０．５：１～４：１、０．５：１～３．５：１、０．５：１～３：１、０．５：１～２．５：１、０．７５：１～５：１、０．７５：１～４：１、０．７５：１～３．５：１、０．７５：１～３：１、０．７５：１～２．５：１、１：１～５：１、１：１～４：１、１：１～３．５：１、１：１～３：１、１：１～２．５：１、１．２５：１～５：１、１．２５：１～４：１、１．２５：１～３．５：１、１．２５：１～３：１、１．２５：１～２．５：１、１．５：１～５：１、１．５：１～４：１、１．５：１～３．５：１、１．５：１～３：１、または１．５：１～２．５：１である。下限に関して、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、０．５以上：１、例えば、０．７５以上：１、１以上：１、１．２５以上：１、または１．５以上：１であってもよい。上限に関して、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、５以下：１もしくはそれに等しく、例えば、４以下：１、３．５以下：１、３以下：１、または２．５以下：１であってもよい。
【0046】
スルホネート化合物
[0061]一部の実施形態において、電解液は、スルホネート化合物をさらに含む。スルホネート化合物は、任意のスルホン酸のエステルであってもよい。したがって、スルホネート化合物は、少なくとも１個の官能基Ｒ’ＳＯ２ＯＲ’’（式中、Ｒ’およびＲ’’はそれぞれ、任意の有機官能基（例えば、アルキル基、アルケニル基、またはアリール基）である）を含む。例えば、Ｒ’およびＲ’’は、独立して、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、フェニル基、ベンジル基、トリル基であってもよい。
[0061]一部の実施形態において、電解液は、スルホネート化合物をさらに含む。スルホネート化合物は、任意のスルホン酸のエステルであってもよい。したがって、スルホネート化合物は、少なくとも１個の官能基Ｒ’ＳＯ２ＯＲ’’（式中、Ｒ’およびＲ’’はそれぞれ、任意の有機官能基（例えば、アルキル基、アルケニル基、またはアリール基）である）を含む。例えば、Ｒ’およびＲ’’は、独立して、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、フェニル基、ベンジル基、トリル基であってもよい。
【0047】
[0062]一部の実施形態において、Ｒ’およびＲ’’は、炭素ブリッジを形成する。言い換えると、一部の実施形態において、スルホネート化合物は、環状スルホン酸エステル、またはスルトンである。例えば、スルホネート化合物は、置換または非置換の、３個の炭素のブリッジ（例えば、１，３－プロパンスルトン）、４個の炭素のブリッジ（例えば、１，４－ブタンスルトン）、または５個の炭素のブリッジ（例えば、１，５－ペンタンスルトン）を含むことができる。
【0048】
[0063]一部の実施形態において、スルホネート化合物は、ジスルホネートエステルである。したがって、スルホネート化合物は、２個の官能基Ｒ’ＳＯ２ＯＲ’’を含め、そのそれぞれが、同じであっても異なっていてもよく、式中、Ｒ’およびＲ’’はそれぞれ、例えば、上記に記載されたような任意の有機官能基である。一部の実施形態において、スルホネート化合物は、環状ジスルホネートエステルである。化学構造に関して、これらの実施形態のスルホネート化合物は、以下の構造：
【0049】
【化4】
【0050】
[0064]（式中、ａおよびｂは、独立して１～４である）を有することができる。一部の実施形態において、例えば、スルホネート化合物は、メチレンメタンジスルホネート、メチレンエタンジスルホネート、メチレンプロパンジスルホネート、メチレンブタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネート、エチレンエタンジスルホネート、エチレンプロパンジスルホネート、エチレンブタンジスルホネート、プロピレンメタンジスルホネート、プロピレンエタンジスルホネート、プロピレンプロパンジスルホネート、プロピレンブタンジスルホネート、ブチレンメタンジスルホネート、ブチレンエタンジスルホネート、ブチレンプロパンジスルホネート、またはブチレンブタンジスルホネートであってもよい。
【0051】
[0065]電解液の添加剤パッケージ中に存在するスルホネート化合物の含量は、特に限定されず、様々であることができる。一実施形態において、電解液は、スルホネート化合物を１５ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、例えば、１５ｗｔ．％～３７ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３２ｗｔ．％、１５ｗｔ．％～３０ｗｔ．％、スルホネート化合物を１８ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３７ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３２ｗｔ．％、１８ｗｔ．％～３０ｗｔ．％、スルホネート化合物を２０ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、例えば、２０ｗｔ．％～３７ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３２ｗｔ．％、２０ｗｔ．％～３０ｗｔ．％、スルホネート化合物を２２ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、例えば、２２ｗｔ．％～３７ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３２ｗｔ．％、２２ｗｔ．％～３０ｗｔ．％、スルホネート化合物を２４ｗｔ．％～４０ｗｔ．％、例えば、２４ｗｔ．％～３７ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～３５ｗｔ．％、２４ｗｔ．％～３２ｗｔ．％、または２４ｗｔ．％～３０ｗｔ．％含む。下限に関して、電解液は、スルホネート化合物を１５ｗｔ．％よりも多く、例えば、１８ｗｔ．％よりも多く、２０ｗｔ．％よりも多く、２２ｗｔ．％よりも多く、または２４ｗｔ．％よりも多く含むことができる。上限に関して、電解液は、スルホネート化合物を４０ｗｔ．％未満、例えば、３７ｗｔ．％未満、３５ｗｔ．％未満、３２ｗｔ．％未満、または３０ｗｔ．％未満含むことができる。
【0052】
[0066]一部の場合において、スルホネート化合物は、全電解液の重量パーセントに関して特徴づけることができる。例えば、電解液は、トリニトリル化合物および／またはカーボネート化合物に関して前述された組成の範囲および制限に従って、スルホネート化合物を含むことができる。
【0053】
[0067]スルホネート化合物の含量は、トリニトリル化合物の含量に対して記載することもできる。一実施形態において、スルホネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、０．１：１～３：１、例えば、０．１：１～２．７５：１、０．１：１～２．５：１、０．１：１～２：１、０．１：１～１．７５：１、０．２５：１～３：１、０．２５：１～２．７５：１、０．２５：１～２．５：１、０．２５：１～２：１、０．２５：１～１．７５：１、０．５：１～３：１、０．５：１～２．７５：１、０．５：１～２．５：１、０．５：１～２：１、０．５：１～１．７５：１、０．７５：１～３：１、０．７５：１～２．７５：１、０．７５：１～２．５：１、０．７５：１～２：１、０．７５：１～１．７５：１、０．９：１～３：１、０．９：１～２．７５：１、０．９：１～２．５：１、０．９：１～２：１、または０．９：１～１．７５：１である。下限に関して、スルホネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、０．１以上：１、例えば、０．２５以上：１、０．５以上：１、０．７５以上：１、または０．９以上：１であってもよい。上限に関して、スルホネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比は、３以下：１もしくはそれに等しく、例えば、２．７５以下：１、２．５以下：１、２以下：１、または１．７５以下：１であってもよい。
【0054】
[0068]スルホネート化合物の含量は、カーボネート化合物の含量に対して記載することもできる。一実施形態において、カーボネート化合物のスルホネート化合物に対する重量比は、０．５：１～５：１、例えば、０．５：１～４：１、０．５：１～３．５：１、０．５：１～３：１、０．５：１～２．５：１、０．７５：１～５：１、０．７５：１～４：１、０．７５：１～３．５：１、０．７５：１～３：１、０．７５：１～２．５：１、１：１～５：１、１：１～４：１、１：１～３．５：１、１：１～３：１、１：１～２．５：１、１．２５：１～５：１、１．２５：１～４：１、１．２５：１～３．５：１、１．２５：１～３：１、１．２５：１～２．５：１、１．５：１～５：１、１．５：１～４：１、１．５：１～３．５：１、１．５：１～３：１、または１．５：１～２．５：１である。下限に関して、カーボネート化合物のスルホネート化合物に対する重量比は、０．５以上：１、例えば、０．７５以上：１、１以上：１、１．２５以上：１、または１．５以上：１であってもよい。上限に関して、カーボネート化合物のスルホネート化合物に対する重量比は、５以下：１もしくはそれに等しく、例えば、４以下：１、３．５以下：１、３以下：１、または２．５以下：１であってもよい。
【0055】
ベース溶媒
[0069]ベース溶媒は、イオン成分を溶解させる溶媒である。ベース溶媒は、様々であることができ、多くのベース溶媒が知られている。
[0069]ベース溶媒は、イオン成分を溶解させる溶媒である。ベース溶媒は、様々であることができ、多くのベース溶媒が知られている。
【0056】
[0070]ベース溶媒は非水性有機溶媒である。非水性有機溶媒は、バッテリーの電気化学反応に関与するイオンを送るための媒体として作用する。一部の場合において、特有のベース溶媒成分、例えば、カーボネートは、例えば、ＤＥＣ、ＤＭＣ、ＥＣ、およびＶＣについて上記で説明された範囲および制限で存在することができる。前述されたように、特定のベース溶媒成分の使用は、本明細書に記載の、予想外の性能の利点に寄与する。
【0057】
[0071]非水性有機溶媒は、カーボネート系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、または非プロトン性溶媒を含むことができる。カーボネート系溶媒の例には、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびブチレンカーボネート（ＢＣ）が挙げられる。エステル系溶媒の例には、メチルアセテート、エチルアセテート、ｎ－プロピルアセテート、１，１－ジメチルエチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、γ－ブチロラクトン、デカノリド、バレロラクトン、メバロノラクトン、およびカプロラクトン、ならびに添加剤に関して前述された他のカーボネートが挙げられる。エーテル系溶媒の例には、ジブチルエーテル、テトラグライム、ジグライム、ジメトキシエタン、２－メチルテトラヒドロフラン、およびテトラヒドロフランを挙げることができる。ケトン系溶媒の例には、シクロヘキサノンが挙げられる。アルコール系溶媒の例には、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが挙げられる。非プロトン性溶媒の例には、ニトリル、例えばＲ－ＣＮ（式中、Ｒは、二重結合、芳香族環、またはエーテル結合を含む、Ｃ２～Ｃ２０の直鎖状、分枝鎖状、または環状の炭化水素基である）、アミド、例えばジメチルホルムアミド、ジオキソラン、例えば１，３－ジオキソラン、スルホランが挙げられる。
【0058】
[0072]１種の非水性有機溶媒を使用することができ、または溶媒の混合物を使用することができる。有機溶媒の混合物が使用される場合、混合比は、本明細書で説明された範囲および制限に従って制御することができる。
【0059】
[0073]芳香族炭化水素系有機溶媒もまた用いることができる。炭化水素系有機溶媒の例には、ベンゼン、フルオロベンゼン、１，２－ジフルオロベンゼン、１，３－ジフルオロベンゼン、１，４－ジフルオロベンゼン、１，２，３－トリフルオロベンゼン、１，２，４－トリフルオロベンゼン、クロロベンゼン、１，２－ジクロロベンゼン、１，３－ジクロロベンゼン、１，４－ジクロロベンゼン、１，２，３－トリクロロベンゼン、１，２，４－トリクロロベンゼン、ヨードベンゼン、１，２－ジヨードベンゼン、１，３－ジヨードベンゼン、１，４－ジヨードベンゼン、１，２，３－トリヨードベンゼン、１，２，４－トリヨードベンゼン、トルエン、フルオロトルエン、１，２－ジフルオロトルエン、１，３－ジフルオロトルエン、１，４－ジフルオロトルエン、１，２，３－トリフルオロトルエン、１，２，４－トリフルオロトルエン、クロロトルエン、１，２－ジクロロトルエン、１，３－ジクロロトルエン、１，４－ジクロロトルエン、１，２，３－トリクロロトルエン、１，２，４－トリクロロトルエン、ヨードトルエン、１，２－ジヨードトルエン、１，３－ジヨードトルエン、１，４－ジヨードトルエン、１，２，３－トリヨードトルエン、１，２，４－トリヨードトルエン、キシレン、またはその組み合わせが挙げられる。
【0060】
イオン成分
[0074]電解液はまた、イオン成分、例えばリチウム塩も含む。
[0075]イオン成分をベース溶媒中に溶解させることができる。イオン成分は、バッテリーにリチウムイオンを供給し、再充電可能なリチウム電池の基本的な動作を可能にし、正極と負極との間のリチウムイオン輸送を改善する。リチウム塩の例には、支持電解質塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＮ（ＣｘＦ２ｘ＋１ＳＯ２）（ＣｙＦ２ｙ＋１ＳＯ２）（式中、ｘおよびｙは自然数である）、ＬｉＣｌ、ＬｉＩ、ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２（リチウムビス（オキサラート）ボラート、ＬｉＢＯＢ）、またはその組み合わせが挙げられる。
[0074]電解液はまた、イオン成分、例えばリチウム塩も含む。
[0075]イオン成分をベース溶媒中に溶解させることができる。イオン成分は、バッテリーにリチウムイオンを供給し、再充電可能なリチウム電池の基本的な動作を可能にし、正極と負極との間のリチウムイオン輸送を改善する。リチウム塩の例には、支持電解質塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＮ（ＣｘＦ２ｘ＋１ＳＯ２）（ＣｙＦ２ｙ＋１ＳＯ２）（式中、ｘおよびｙは自然数である）、ＬｉＣｌ、ＬｉＩ、ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２（リチウムビス（オキサラート）ボラート、ＬｉＢＯＢ）、またはその組み合わせが挙げられる。
【0061】
[0076]リチウム塩は、約０．１Ｍ～約２．０Ｍ、例えば、０．５Ｍ～２．０Ｍ、または０．８Ｍ～１．６Ｍの範囲の濃度で使用することができる。
二次電池
[0077]上記の通り、本明細書に記載の電解液は、二次電池における使用のために考えられる。二次電池は、アノード、カソード、および本明細書に記載の任意の電解液を含む。
二次電池
[0077]上記の通り、本明細書に記載の電解液は、二次電池における使用のために考えられる。二次電池は、アノード、カソード、および本明細書に記載の任意の電解液を含む。
【0062】
[0078]アノードは、放電中に電子を放出する電極である。本明細書に記載の電解液と共に使用される、二次電池のアノードは、好ましくはグラファイトを含む。
[0079]カソードは、放電中に放出された電子を引き付ける電極である。本明細書に記載の電解液と共に使用される、二次電池のカソードは、カソード活物質を有する。カソード活物質は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含む。例えば、カソード活物質は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、スピネルマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト－ニッケル－マンガン含有リチウム複合酸化物、および／またはアルミニウム－ニッケル－コバルト含有リチウム複合酸化物を含むことができる。
[0079]カソードは、放電中に放出された電子を引き付ける電極である。本明細書に記載の電解液と共に使用される、二次電池のカソードは、カソード活物質を有する。カソード活物質は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含む。例えば、カソード活物質は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、スピネルマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト－ニッケル－マンガン含有リチウム複合酸化物、および／またはアルミニウム－ニッケル－コバルト含有リチウム複合酸化物を含むことができる。
【0063】
[0080]一部の実施形態において、リチウム含有遷移金属複合酸化物は、化学式ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、独立して０～８から選択される）を有する。一部の実施形態において、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉ６Ｍｎ２Ｃｏ２Ｏ２を有するように、例えば、ｘは６であり、ｙは２であり、ｚは２である。他の実施形態において、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉ８ＭｎＣｏＯ２を有するように、例えば、ｘは８であり、ｙは１であり、ｚは１である。
【0064】
[0081]一部の実施形態において、リチウム含有遷移金属複合酸化物は、化学式ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、独立して０～８から選択される）を有する。
【0065】
性能特性
[0082]本開示の電解液は、意外なことに、二次電池、例えば、リチウムイオン電池の機能を改善することが見出された。特に、本開示の電解液は、意外なことに、二次電池および／または電解液が試験される、様々な性能特性の改善を示す。
[0082]本開示の電解液は、意外なことに、二次電池、例えば、リチウムイオン電池の機能を改善することが見出された。特に、本開示の電解液は、意外なことに、二次電池および／または電解液が試験される、様々な性能特性の改善を示す。
【0066】
[0083]本明細書において、「よりも多く」は、以上を意味するものとして説明することができ、「未満」は、以下を意味するものとして説明することができる。
電圧降下
[0084]二次電池、例えばリチウムイオン電池は、電解液中で、金属間の、例えばアノードとカソードとの間の電位の発生によって作動する。特に、アノードとカソードとの間の電位差は、回路から分離される場合、開回路電圧を生じる。開回路電圧は、二次電池の内部抵抗のために低下することがある。これは、典型的には電圧降下として知られている。様々な因子が、電圧降下に寄与し、例えば、本発明者らは、電圧降下が、カソードでの酸化反応によって引き起こされ得ることを見出した。
電圧降下
[0084]二次電池、例えばリチウムイオン電池は、電解液中で、金属間の、例えばアノードとカソードとの間の電位の発生によって作動する。特に、アノードとカソードとの間の電位差は、回路から分離される場合、開回路電圧を生じる。開回路電圧は、二次電池の内部抵抗のために低下することがある。これは、典型的には電圧降下として知られている。様々な因子が、電圧降下に寄与し、例えば、本発明者らは、電圧降下が、カソードでの酸化反応によって引き起こされ得ることを見出した。
【0067】
[0085]高い電圧降下は、開回路電圧を下げ、それによって起電力を下げる故に望ましくない。これは、二次電池、例えば、リチウムイオンバッテリーの効率を減じる。したがって、電解液が、低い電圧降下を示すことが望ましい。電圧降下は、当分野で既知の、従来の手段によって調べることができる。
【0068】
[0086]一部の実施形態において、本明細書に記載の電解液を用いるバッテリーは、電圧降下０．２５Ｖ未満、例えば、０．２２Ｖ未満、０．２Ｖ未満、０．１８Ｖ未満、０．１６Ｖ未満、０．１４Ｖ未満、または０．１２Ｖ未満を示す。下限に関して、電解液を用いるバッテリーは、０Ｖよりも大きい、例えば、１ｍＶよりも大きい、５ｍＶよりも大きい、１０ｍＶよりも大きい、１５ｍＶよりも大きい、または２５ｍＶよりも大きい電圧降下を示すことができる。範囲に関して、電解液は、０Ｖ～０．２５Ｖ、例えば、０Ｖ～０．２２Ｖ、０Ｖ～０．２Ｖ、０Ｖ～０．１８Ｖ、０Ｖ～０．１６Ｖ、０Ｖ～０．１４Ｖ、０Ｖ～０．１２Ｖ、１ｍＶ～０．２５Ｖ、１ｍＶ～０．２２Ｖ、１ｍＶ～０．２Ｖ、１ｍＶ～０．１８Ｖ、１ｍＶ～０．１６Ｖ、１ｍＶ～０．１４Ｖ、１ｍＶ～０．１２Ｖ、５ｍＶ～０．２５Ｖ、５ｍＶ～０．２２Ｖ、５ｍＶ～０．２Ｖ、５ｍＶ～０．１８Ｖ、５ｍＶ～０．１６Ｖ、５ｍＶ～０．１４Ｖ、５ｍＶ～０．１２Ｖ、１０ｍＶ～０．２５Ｖ、１０ｍＶ～０．２２Ｖ、１０ｍＶ～０．２Ｖ、１０ｍＶ～０．１８Ｖ、１０ｍＶ～０．１６Ｖ、１０ｍＶ～０．１４Ｖ、１０ｍＶ～０．１２Ｖ、１５ｍＶ～０．２５Ｖ、１５ｍＶ～０．２２Ｖ、１５ｍＶ～０．２Ｖ、１５ｍＶ～０．１８Ｖ、１５ｍＶ～０．１６Ｖ、１５ｍＶ～０．１４Ｖ、１５ｍＶ～０．１２Ｖ、２５ｍＶ～０．２５Ｖ、２５ｍＶ～０．２２Ｖ、２５ｍＶ～０．２Ｖ、２５ｍＶ～０．１８Ｖ、２５ｍＶ～０．１６Ｖ、２５ｍＶ～０．１４Ｖ、または２５ｍＶ～０．１２Ｖの電圧降下を示すことができる。
【0069】
ガス発生値
[0087]電気化学反応、製造中の進行、および／または二次電池の動作、例えば、リチウムイオン電池における固体電解質相間界面の形成により、ガスの生成がもたらされ得る。例えば、ガス状水素および／またはガス状酸素。従来の二次電池、例えば鉛蓄電池において、ガスの存在および／または電解液中の気泡は、二次電池が充電の完全状態に達しつつあることを示すので望ましい。しかし、本発明者らは、ある種の二次電池、例えば、リチウムイオン電池におけるガスの生成は、二次電池の劣化に寄与することを見出した。例えば、ガスの生成は、内容物の体積に影響を及ぼし得る。最悪の場合、これは、爆発をもたらし得る。したがって、製造中および／または動作中に比較的少ないガスを生じる二次電池を開発することが望ましい。
[0087]電気化学反応、製造中の進行、および／または二次電池の動作、例えば、リチウムイオン電池における固体電解質相間界面の形成により、ガスの生成がもたらされ得る。例えば、ガス状水素および／またはガス状酸素。従来の二次電池、例えば鉛蓄電池において、ガスの存在および／または電解液中の気泡は、二次電池が充電の完全状態に達しつつあることを示すので望ましい。しかし、本発明者らは、ある種の二次電池、例えば、リチウムイオン電池におけるガスの生成は、二次電池の劣化に寄与することを見出した。例えば、ガスの生成は、内容物の体積に影響を及ぼし得る。最悪の場合、これは、爆発をもたらし得る。したがって、製造中および／または動作中に比較的少ないガスを生じる二次電池を開発することが望ましい。
【0070】
[0088]本発明者らは、意外なことに、本明細書で開示された電解液は、二次電池の製造中および／または動作中に比較的少ないガスを生じることを見出した。特に、電解液は、リチウムイオン電池における固体電解質相間界面の形成中に比較的少ないガスを生じる。この形成ステップ中に生じるガスの量は、「ガス値」として報告することができる。ガス値は、当分野で既知の従来の手段によって調べることができる。
【0071】
[0089]一実施形態において、電解液を用いるバッテリーは、ガス値４．９ｍＬ未満、例えば、４．８ｍＬ未満、４．５ｍＬ未満、３．８ｍＬ未満、３ｍＬ未満、２ｍＬ未満、１ｍＬ未満、０．７５ｍＬ未満、または０．３ｍＬ未満を示す。下限に関して、電解液を用いるバッテリーは、ガス値を０ｍＬよりも多く、例えば、０．０１ｍＬよりも多く、０．０２ｍＬよりも多く、０．０３ｍＬよりも多く、または０．０４ｍＬよりも多く示すことができる。範囲に関して、電解液は、０ｍＬ～３ｍＬ、例えば、０ｍＬ～２ｍＬ、０ｍＬ～１ｍＬ、０ｍＬ～０．７５ｍＬ、０ｍＬ～０．３ｍＬ、０．０１ｍＬ～３ｍＬ、０．０１ｍＬ～２ｍＬ、０．０１ｍＬ～１ｍＬ、０．０１ｍＬ～０．７５ｍＬ、０．０１ｍＬ～０．３ｍＬ、０．０２ｍＬ～３ｍＬ、０．０２ｍＬ～２ｍＬ、０．０２ｍＬ～１ｍＬ、０．０２ｍＬ～０．７５ｍＬ、０．０２ｍＬ～０．３ｍＬ、０．０３ｍＬ～３ｍＬ、０．０３ｍＬ～２ｍＬ、０．０３ｍＬ～１ｍＬ、０．０３ｍＬ～０．７５ｍＬ、０．０３ｍＬ～０．３ｍＬ、０．０４ｍＬ～３ｍＬ、０．０４ｍＬ～２ｍＬ、０．０４ｍＬ～１ｍＬ、０．０４ｍＬ～０．７５ｍＬ、または０．０４ｍＬ～０．３ｍＬのガス値を示すことができる。バッテリーは、４．２Ｖ、４．３Ｖ、４．４Ｖ、または４．４８ボルトで動作される場合、これらの結果を得ることができる。
【0072】
クーロン効率
[0090]二次電池は、二次電池から回復されたエネルギーが、二次電池に投入された充電未満であるような非効率性を有することが知られている。例えば、二次電池内で起こる寄生反応は、高い効率を妨げることがある。二次電池の重負荷もまた、その効率を減じることがある。これもまた、サイクル寿命を減じることによってバッテリーの負担に寄与する。二次電池の効率は、一般に、クーロン効率（ときにファラデー効率（ｆａｒａｄｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）と称される）として測定される。クーロン効率（ＣＥ）は、全サイクルにわたって、バッテリーから抽出された全充電の、バッテリーに投入された全充電に対する比率である。ＣＥは、当業者に既知の従来の手段によって調べることができる。
[0090]二次電池は、二次電池から回復されたエネルギーが、二次電池に投入された充電未満であるような非効率性を有することが知られている。例えば、二次電池内で起こる寄生反応は、高い効率を妨げることがある。二次電池の重負荷もまた、その効率を減じることがある。これもまた、サイクル寿命を減じることによってバッテリーの負担に寄与する。二次電池の効率は、一般に、クーロン効率（ときにファラデー効率（ｆａｒａｄｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）と称される）として測定される。クーロン効率（ＣＥ）は、全サイクルにわたって、バッテリーから抽出された全充電の、バッテリーに投入された全充電に対する比率である。ＣＥは、当業者に既知の従来の手段によって調べることができる。
【0073】
[0091]従来のリチウムイオン電池は、比較的高いＣＥを有することが知られているが、バッテリーの効率は、バッテリーが充電される条件によって制限される。特に、従来のリチウムイオン電池の高いＣＥは、中程度の電流および比較的低い温度での充電を要する。さらに、従来のリチウムイオンは、典型的には、初期サイクルで低いＣＥを有し、サイクル後に改善されたＣＥを示すだけである。したがって、高い初期ＣＥを示す、改善された二次電池、例えば、リチウムイオン電池の必要性がある。
【0074】
[0092]本発明者らは、二次電池、例えば、リチウムイオン電池のＣＥが、電解液の選択によって改善され得ることを見出した。特に、本明細書に記載の電解液を用いるバッテリーは、初期サイクルで比較的高いＣＥを示す。一部の実施形態において、電解液を用いるバッテリーは、第１サイクルで、平均ＣＥを０．８よりも高く、例えば、０．８２よりも高く、０．８４よりも高く、０．８５よりも高く、０．８６よりも高く、または０．８８よりも高く示す。上限に関して、電解液は、第１サイクルで、平均ＣＥを１．０以下、例えば、０．９９９未満、０．９９８未満、０．９９７未満、または０．９９６未満示すことができる。範囲に関して、電解液を用いるバッテリーは、第１サイクルで、平均ＣＥを０．８～１．０、例えば、０．８～０．９９９、０．８～０．９９８、０．８～０．９９７、０．８～０．９９６、０．８２～１．０、０．８２～０．９９９、０．８２～０．９９８、０．８２～０．９９７、０．８２～０．９９６、０．８４～１．０、０．８４～０．９９９、０．８４～０．９９８、０．８４～０．９９７、０．８４～０．９９６、０．８６～１．０、０．８６～０．９９９、０．８６～０．９９８、０．８６～０．９９７、０．８６～０．９９６、０．８８～１．０、０．８８～０．９９９、０．８８～０．９９８、０．８８～０．９９７、または０．８８～０．９９６示すことができる。
【0075】
[0093]本明細書に記載の電解液もまた、後のサイクルで比較的高いＣＥを示す。一部の実施形態において、電解液を用いるバッテリーは、２０番目のサイクルで、平均ＣＥを０．９よりも高く、例えば、０．９２よりも高く、０．９４よりも高く、０．９６よりも高く、０．９８よりも高く、０．９９よりも高く、０．９９５よりも高く、０．９９６よりも高く、または０．９９７よりも高く示す。上限に関して、電解液を用いるバッテリーは、２０番目のサイクルで、平均ＣＥを１．０以下、例えば、０．９９９未満、０．９９８未満、０．９９７未満、または０．９９６未満示すことができる。範囲に関して、電解液を用いるバッテリーは、２０番目のサイクルで、平均ＣＥを０．９～１．０、例えば、０．９～０．９９９、０．９～０．９９８、０．９～０．９９７、０．９～０．９９６、０．９２～１．０、０．９２～０．９９９、０．９２～０．９９８、０．９２～０．９９７、０．９２～０．９９６、０．９４～１．０、０．９４～０．９９９、０．９４～０．９９８、０．９４～０．９９７、０．９４～０．９９６、０．９６～１．０、０．９６～０．９９９、０．９６～０．９９８、０．９６～０．９９７、０．９６～０．９９６、０．９８～１．０、０．９８～０．９９９、０．９８～０．９９８、０．９８～０．９９７、または０．９８～０．９９６示すことができる。バッテリーは、特有の電圧、例えば、４．２Ｖ、４．３Ｖ、４．４Ｖ、または４．４８Ｖで動作される場合にこれらの結果を得ることができる。
【0076】
インピーダンス（増大）
[0094]上記の通り、二次電池、例えば、リチウムイオン電池は、動作において非効率性を被る。非効率性の１つの原因はインピーダンスであり、それは、内部抵抗およびリアクタンスの組み合わせである。二次電池バッテリーの内部抵抗は、２つの成分：電気（またはオーム）抵抗およびイオン抵抗からなる。電気抵抗は、電気回路における電流の流れに対抗する尺度である。イオン抵抗は、内部因子、例えば電極表面積および電解質導電性のために、電流の流れに対抗するものである。インピーダンス増大は、典型的には、サイクルの平均充電電圧と平均放電電圧との差として報告される。インピーダンス増大は、当業者に既知の従来の手段によって調べることができる。
[0094]上記の通り、二次電池、例えば、リチウムイオン電池は、動作において非効率性を被る。非効率性の１つの原因はインピーダンスであり、それは、内部抵抗およびリアクタンスの組み合わせである。二次電池バッテリーの内部抵抗は、２つの成分：電気（またはオーム）抵抗およびイオン抵抗からなる。電気抵抗は、電気回路における電流の流れに対抗する尺度である。イオン抵抗は、内部因子、例えば電極表面積および電解質導電性のために、電流の流れに対抗するものである。インピーダンス増大は、典型的には、サイクルの平均充電電圧と平均放電電圧との差として報告される。インピーダンス増大は、当業者に既知の従来の手段によって調べることができる。
【0077】
[0095]二次電池、例えば、リチウムイオン電池の内部抵抗は、典型的には、時間および／またはサイクルと共に増加する。より低い内部抵抗は、一般に、より高い容量および効率を示す故に、内部抵抗におけるこの増加は、二次電池の劣化に寄与する。
【0078】
[0096]本発明者らは、意外なことに、電解液が、時間と共にインピーダンスの増大を減じることを見出した。一部の実施形態において、電解液を用いるバッテリーは、２５サイクルにわたって、インピーダンス増大を２０％未満、例えば、１８％未満、１６％未満、１４％未満、または１２％未満示す。下限に関して、電解液を用いるバッテリーは、２５サイクルにわたって、インピーダンス増大を０％よりも多く、例えば、２％よりも多く、４％よりも多く、６％よりも多く、または８％よりも多く示すことができる。範囲に関して、電解液を用いるバッテリーは、２５サイクルにわたって、インピーダンス増大を０％～２０％、例えば、０％～１８％、０％～１６％、０％～１４％、０％～１２％示すことができ、２５サイクルにわたって、２％～２０％、例えば、２％～１８％、２％～１６％、２％～１４％、２％～１２％示すことができ、２５サイクルにわたって、４％～２０％、例えば、４％～１８％、４％～１６％、４％～１４％、４％～１２％示すことができ、２５サイクルにわたって、６％～２０％、例えば、６％～１８％、６％～１６％、６％～１４％、６％～１２％示すことができ、２５サイクルにわたって、８％～２０％、例えば、８％～１８％、８％～１６％、８％～１４％、または８％～１２％示すことができる。
【0079】
容量保持
[0097]一部の実施形態において、バッテリーで動作される場合、バッテリーは、容量保持を９５よりも多く、例えば、９６よりも多く、９７よりも多く、９８よりも多く、または９９よりも多く示すことができる。
[0097]一部の実施形態において、バッテリーで動作される場合、バッテリーは、容量保持を９５よりも多く、例えば、９６よりも多く、９７よりも多く、９８よりも多く、または９９よりも多く示すことができる。
【0080】
容量低下
[0098]一部の実施形態において、電解液は、容量低下を０．００６０未満、例えば、０．００５５未満、０．００５３未満、０．００５０未満、０．００４９未満、または０．００４８５未満示す。バッテリーは、特有の電圧、例えば、３．７Ｖまたは４．３Ｖで動作される場合、これらの結果を得ることができ、測定は、サイクル２に零点規正され得る。
[0098]一部の実施形態において、電解液は、容量低下を０．００６０未満、例えば、０．００５５未満、０．００５３未満、０．００５０未満、０．００４９未満、または０．００４８５未満示す。バッテリーは、特有の電圧、例えば、３．７Ｖまたは４．３Ｖで動作される場合、これらの結果を得ることができ、測定は、サイクル２に零点規正され得る。
【0081】
粘度
[0099]一部の実施形態において、電解液は、粘度を１．１６ｃｐｓ未満、例えば、１．１２未満、１．０未満、０．９８ｃｐｓ未満、０．９５ｃｐｓ未満、０．７５ｃｐｓ未満、０．７０ｃｐｓ未満、０．６８ｃｐｓ未満、０．６７ｃｐｓ未満、または０．６６ｃｐｓ未満有する。これは、１．１６ｃｐｓよりも（有意に）より高い粘度を有する、従来の溶液に有意に満たない。範囲に関して、電解液は、０．５０ｃｐｓ～１．１６ｃｐｓ、例えば、０．５５ｃｐｓ～０．１２ｃｐｓ、０．５７ｃｐｓ～１．０ｃｐｓ、または０．６０ｃｐｓ～０．９８ｃｐｓの範囲の粘度を有することができる。従来の粘度測定技術は周知である。
[0099]一部の実施形態において、電解液は、粘度を１．１６ｃｐｓ未満、例えば、１．１２未満、１．０未満、０．９８ｃｐｓ未満、０．９５ｃｐｓ未満、０．７５ｃｐｓ未満、０．７０ｃｐｓ未満、０．６８ｃｐｓ未満、０．６７ｃｐｓ未満、または０．６６ｃｐｓ未満有する。これは、１．１６ｃｐｓよりも（有意に）より高い粘度を有する、従来の溶液に有意に満たない。範囲に関して、電解液は、０．５０ｃｐｓ～１．１６ｃｐｓ、例えば、０．５５ｃｐｓ～０．１２ｃｐｓ、０．５７ｃｐｓ～１．０ｃｐｓ、または０．６０ｃｐｓ～０．９８ｃｐｓの範囲の粘度を有することができる。従来の粘度測定技術は周知である。
【0082】
引火点
[00100]一部の実施形態において、電解液は、１２℃よりも高い、例えば、１５℃よりも高い、１６℃よりも高い、１７℃よりも高い、２０℃よりも高い、２２℃よりも高い、２５℃よりも高い、２７℃よりも高い、または３０℃よりも高い引火点を有する。範囲に関して、電解液は、１２℃～３０℃、例えば、１７℃～３０℃、２３℃～３０℃、または２５℃～３０℃の範囲の引火点を有することができる。従来の引火点測定技術は周知である。
[00100]一部の実施形態において、電解液は、１２℃よりも高い、例えば、１５℃よりも高い、１６℃よりも高い、１７℃よりも高い、２０℃よりも高い、２２℃よりも高い、２５℃よりも高い、２７℃よりも高い、または３０℃よりも高い引火点を有する。範囲に関して、電解液は、１２℃～３０℃、例えば、１７℃～３０℃、２３℃～３０℃、または２５℃～３０℃の範囲の引火点を有することができる。従来の引火点測定技術は周知である。
【0083】
分極率／誘電率
[00101]一部の実施形態において、電解液は、例えば、高い誘電率によって表される高い分極率を有する。例えば、電解液は、４０よりも高い、例えば、４５よりも高い、４８よりも高い、５０よりも高い、５２よりも高い、５５よりも高い、５７よりも高い、６０よりも高い、または６２よりも高い誘電率を有することができる。これは、４０に（有意に）満たない誘電率を有する、従来の溶液に有意に満たない。従来の誘電率測定技術は周知である。
[00101]一部の実施形態において、電解液は、例えば、高い誘電率によって表される高い分極率を有する。例えば、電解液は、４０よりも高い、例えば、４５よりも高い、４８よりも高い、５０よりも高い、５２よりも高い、５５よりも高い、５７よりも高い、６０よりも高い、または６２よりも高い誘電率を有することができる。これは、４０に（有意に）満たない誘電率を有する、従来の溶液に有意に満たない。従来の誘電率測定技術は周知である。
【実施例】
【0084】
[00102]本開示は、以下の例によってさらに理解され、それらは非限定的かつ説明的なものである。
[00103]以下の例は、本明細書に記載の電解液を含む二次電池の製造および／または動作からの実験データを含む。比較例も同様に、開示された電解液の意外な性能特長を示すために提供される。実施例において、電解液は、イオン成分（ＬｉＰＦ６）をベース溶媒（ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＥＣ）中に溶解させ、添加剤パッケージ（ＴＣＨ＋ｘｙｚ）を添加することによって調製された。以下に示すように、ベース溶媒は多数の成分を含んだ。溶媒成分を混合し、イオン成分、例えば、ＬｉＰＦ６をそれに添加した。トリニトリルおよびカーボネート／スルホネートを含む、様々な添加剤パッケージをそれぞれの電解液に添加した。比較例は、トリニトリル化合物を含有しなかった。
[00103]以下の例は、本明細書に記載の電解液を含む二次電池の製造および／または動作からの実験データを含む。比較例も同様に、開示された電解液の意外な性能特長を示すために提供される。実施例において、電解液は、イオン成分（ＬｉＰＦ６）をベース溶媒（ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＥＣ）中に溶解させ、添加剤パッケージ（ＴＣＨ＋ｘｙｚ）を添加することによって調製された。以下に示すように、ベース溶媒は多数の成分を含んだ。溶媒成分を混合し、イオン成分、例えば、ＬｉＰＦ６をそれに添加した。トリニトリルおよびカーボネート／スルホネートを含む、様々な添加剤パッケージをそれぞれの電解液に添加した。比較例は、トリニトリル化合物を含有しなかった。
【0085】
[00104]電解液は、より多い含量の、例えば、１９ｗｔ％よりも多いＤＥＣおよび／またはＤＭＣを含み、それは、ニトリル化合物と組み合わせて、本明細書で示された、予想外の性能特長をもたらした。
【0086】
[00105]バッテリー電池は、電解液を使用して製造した。バッテリー電池は、アノードおよびカソード、ならびに他の従来の成分を含んだ。別段の指示がなければ、電池は、３２０ｍＡｈ（ミリアンペア時間）性能で設計された。電池を、様々な電圧、例えば、４．２Ｖ、４．３Ｖ、または４．４Ｖで動作し、多くのバッテリー性能特性について調べた。以下に示すように、開示された電解液は、多くのカソードおよび／または溶媒の組み合わせと組み合わせて使用される場合、予想外の性能特長をもたらした。
【0087】
実施例１～６
[00106]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、スクシノニトリルを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも２倍多く加えた。
[00106]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、スクシノニトリルを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも２倍多く加えた。
【0088】
[00107]電池は、様々な電圧で動作され、第１サイクルクーロン効率について測定され、それは、電子がバッテリー内で輸送される充電効率を説明する。一部の場合において、ＣＥは、全サイクルにわたって、バッテリーから抽出された全充電の、バッテリーに投入された全充電に対する比率を表す。
【0089】
[00108]結果を表１に示す。
【0090】
【表1】
【0091】
[00109]表１に示すように、開示された電解液の使用は、開示された電解液を用いなかった、同様の比較の溶液と対比して、クーロン効率の有意な改善をもたらした。ＴＣＨはスクシノニトリルよりも優れていた。
【0092】
[00110]これらの差は、実測値において小さい、例えば、数千と考えられ得るが、これらの差は、バッテリー性能を評価する場合、顕著であり、有意である。これはその通りであり、本明細書で説明された表および図に適用される。図において、グラフの僅かな差で現れるものでさえ、バッテリー性能の有意な改善である。
【0093】
実施例７～１１
[00111]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表２に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比３０：７０：１でエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびビニルカーボネート（ＶＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、スクシノニトリルを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも２倍多く加えた。
[00111]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表２に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比３０：７０：１でエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびビニルカーボネート（ＶＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、スクシノニトリルを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも２倍多く加えた。
【0094】
[00112]電池は、４．４８ボルトで動作され、体積変化法（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）によって決定される５日ガス発生、および標準の測定、例えば、放電法によって決定される容量保持について測定された（これらの方法は一貫して使用された）。温度は５０℃であった。結果を表２に示す。
【0095】
【表2】
【0096】
[00113]表２に示すように、開示された電解液の使用は、開示された電解液を用いなかった、同様の比較の溶液と対比して、ガス発生および容量保持の有意な改善をもたらした。重要なことには、上記したように、非ニトリル（非ＴＣＨ）添加剤をＴＣＨよりも２倍多く加えたが、ＴＣＨ電解質は、依然として、比較の電解質／添加剤よりも優れ、それによって結果がさらにより意外なもの、および有益なものとなった。
【0097】
実施例１２～１７
[00114]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表３に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比３０：７０：１でエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびビニルカーボネート（ＶＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、プロパンスルトンを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも４倍多く加えた。
[00114]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表３に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比３０：７０：１でエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびビニルカーボネート（ＶＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に、非ＴＣＨ添加剤、例えば、プロパンスルトンを含む。これらの添加剤は、ＴＣＨよりも４倍多く加えた。
【0098】
[00115]電池は４．４８ボルトで動作され、５日ガス発生および容量保持について測定された。温度は５０℃であった。結果を表３に示す。
【0099】
【表3】
【0100】
[00116]表３に示すように、開示された電解液の使用は、開示された電解液を用いなかった、同様の比較の溶液と対比して、ガス発生および容量保持の有意な改善をもたらした。重要なことに、上記したように、非ニトリル（非ＴＣＨ）添加剤をＴＣＨよりも４倍多く加えたが、ＴＣＨ電解質は、依然として、比較の電解質／添加剤よりも優れ、それによって結果がさらにより意外なもの、および有益なものとなった。
【0101】
実施例１８～２６
[00117]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表４に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00117]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表４に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0102】
[00118]電池は、様々な電圧で動作され、体積変化法によって決定されるガス発生について測定された。温度は４０℃であった。電圧範囲は、２．８Ｖ～４．２Ｖであった。Ｃ／２０充電およびＣ／２０放電を用いた。上限は、４８時間ＯＣＶであった。結果を表４に示す。
【0103】
【表4】
【0104】
[00119]表４に示すように、開示された電解液の使用は、開示された電解液を用いなかった、同様の比較の溶液と対比して、ガス発生の有意な改善をもたらした。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
【0105】
実施例２７
[00120]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表５に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00120]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表５に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0106】
[00121]電池は、様々な電圧で動作され、サイクルにかけられ、規格化された容量およびインピーダンスについて測定された。成分の組成を表５に示す。温度は４０℃であった。電圧範囲は２．８Ｖ～４．２Ｖであった。Ｃ／５ＣＣＣＶ充電およびＣ／２ＣＣ放電を用いた。結果を図１～図６に示す。
【0107】
【表5】
【0108】
[00122]図１～図６に示すように、開示された電解液の使用は、容量およびデルタＶ（インピーダンス）において有意な改善をもたらした。特に、図６でのデータ点の比較は、特に際立つ。ＴＣＨ電解質は、例えば、改善された容量保持、インピーダンス制御、およびキャパシタンスに関して、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
【0109】
実施例２８
[00123]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表６に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00123]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表６に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0110】
[00124]電池は、様々な電圧で動作され、サイクルにかけられ、規格化された容量およびデルタＶ（サイクル１０に零点規正）について測定された。成分の組成を表６に示す。温度は４０℃であった。電圧範囲は２．８Ｖ～４．２Ｖであった。Ｃ／５ＣＣＣＶ充電およびＣ／２ＣＣ放電を用いた。結果を図７および図８に示す。
【0111】
【表6】
【0112】
[00125]図７および図８に示すように、開示された電解液の使用は、容量およびデルタＶにおいて有意な改善をもたらした。特に、下方の線で示される比較例の容量減少は、特に際立つ。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
【0113】
実施例２９および実施例３０
[00126]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表７に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00126]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表７に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0114】
[00127]電池は、様々な電圧で動作され、容量低下（サイクル２に零点規正）について測定された。成分の組成および結果を表７に示す。温度は４０℃であった。電圧範囲は、２．２Ｖ～３．７Ｖであった。Ｃ／５ＣＣＣＶ充電およびＣ／２ＣＣ放電を用いた。結果を表７に示す。
【0115】
【表7】
【0116】
[00128]表７に示すように、開示された電解液の使用は、容量低下の有意な改善をもたらした。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
実施例３１および実施例３２
[00129]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表８に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
実施例３１および実施例３２
[00129]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表８に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0117】
[00130]電池は、４．３ボルトで動作され、サイクルにかけられ、電圧（高温）および電圧低下について測定され、標準の電圧測定装置が用いられた。温度は６０℃（高温）であった。Ｃ／５ＣＣＣＶ充電およびＣ／２ＣＣ放電を用いた。結果を図９および図１０に示す。
【0118】
【表8】
【0119】
[00131]図９および図１０に示すように、開示された電解液の使用は、電圧降下における有意な改善をもたらした。特に、上方の線と下方の線との差によって示される、比較例の容量減少は特に際立つ。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
【0120】
実施例３３
[00132]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表９に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00132]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表９に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0121】
[00133]電池は、２．８Ｖ～４．２Ｖで動作され、サイクルにかけられ、放電容量およびデルタＶ（低温）について測定された。温度は０℃（低温）であった。Ｃ／２、Ｃ／５、およびＣ／１０の放電レートを用いた。「＋」は、Ｃ／２レートを表し、「○」はＣ／５レートを表し、「●」はＣ／１０レートを表す。結果を図１１および図１２に示す。
【0122】
【表9】
【0123】
【0124】
実施例３４
[00135]バッテリー電池を実施例３３で上記されたように製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１０に示す。
[00135]バッテリー電池を実施例３３で上記されたように製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１０に示す。
【0125】
[00136]電池は、２．８Ｖ～４．２Ｖで動作され、サイクルにかけられ、放電容量（低温）について測定された。温度は０℃（低温）であった。Ｃ／２、Ｃ／５、およびＣ／１０の放電レートを用いた。「＋」はＣ／２レートを表し、「○」はＣ／５レートを表し、「●」はＣ／１０レートを表す。結果を図１３に示す。
【0126】
【表10】
【0127】
[00137]図１３に示すように、開示された電解液の使用は、低温性能において有意な改善をもたらした。特に、上方の線と下方の線との差によって示される、比較例の容量減少は特に際立つ。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
【0128】
実施例３４
[00138]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１１に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
[00138]バッテリー電池を上記の通り製造した。カソード、アノード、および電解液の組成を以下の表１１に示す。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。比較例は、添加剤パッケージ中に非ＴＣＨ添加剤を含む。
【0129】
[00139]電池は、２．８Ｖ～４．２Ｖで動作され、速いサイクルにかけられ、高レート放電容量、エネルギー効率、およびデルタＶについて測定された。温度は３０℃であった。Ｃ／２、Ｃ／５、およびＣ／１０の放電レートを用いた。結果を図１４～１７に示す。
【0130】
【表11】
【0131】
[00140]図１４～１７に示すように、開示された電解液の使用は、高レート性能において有意な改善をもたらした。ＴＣＨ電解質は、比較の電解質／添加剤よりも優れていた。
実施例３５～３７
[00141]電解液を上記の通り調製した。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。電解液の添加剤パッケージの組成を以下の表１２に示す。
実施例３５～３７
[00141]電解液を上記の通り調製した。１．２ＭのＬｉＰＦ６を、重量比２５：５：７０でエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を含むベース溶媒中に溶解させた。電解液の添加剤パッケージの組成を以下の表１２に示す。
【0132】
【表12】
【0133】
[00142]電池を、表１３で示した材料を使用して上記の通り製造した。電池は、４．２Ｖ～４．４Ｖで動作された。それぞれの電解液について、様々な電圧で、電圧降下、ガス発生値、クーロン効率（第１サイクルおよび第２０サイクル）を測定した。結果を以下の表１３に報告する。結果を表１３に示す。
【0134】
【表13】
【0135】
[00143]表１３に示すように、本明細書に記載の電解液は、二次電池の電圧が上がるときでさえも、比較的低い電圧降下を示す。また、本明細書に記載の電解液は、様々な電圧で比較的低いガス発生値を示し、電解液は、様々な電圧で、比較的高い、第１サイクルのＣＥを示した。
【0136】
[00144]電池はインピーダンスについて調べられた。インピーダンスを第１サイクルおよび第２５サイクルについて測定した。結果を以下の表１４に報告する。
【0137】
【表14】
【0138】
[00145]表１４に示すように、本明細書に記載の電解液は、比較的低いインピーダンスを示し、インピーダンスは、継続してサイクルにかけても、低い増大を有する。
[00146]別段の指示がなければ、例における性能測定は、当分野で既知である、微分容量分析、電気機械的インピーダンス分光法、サイクリックボルタンメトリーおよびリニアボルタンメトリー、ならびに高精度クーロメトリーによって決定された。
[00146]別段の指示がなければ、例における性能測定は、当分野で既知である、微分容量分析、電気機械的インピーダンス分光法、サイクリックボルタンメトリーおよびリニアボルタンメトリー、ならびに高精度クーロメトリーによって決定された。
【0139】
実施形態
[00147]以下で用いられるように、一連の実施形態へのいずれの言及も、その実施形態のそれぞれを選言的に言及するものとして理解されるべきである（例えば、「実施形態１から４」は「実施形態１、２、３、または４」として理解されるべきである）。
[00147]以下で用いられるように、一連の実施形態へのいずれの言及も、その実施形態のそれぞれを選言的に言及するものとして理解されるべきである（例えば、「実施形態１から４」は「実施形態１、２、３、または４」として理解されるべきである）。
【0140】
[00148]実施形態１は、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
【0141】
【化5】
【0142】
[00149]（式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有するカーボネート化合物を含む電解液であって、電解液が、電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、電解液である。
【0143】
[00150]実施形態２は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）１の電解液である。
[00151]実施形態３は、カーボネート化合物がビニレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）１または２の電解液である。
[00151]実施形態３は、カーボネート化合物がビニレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）１または２の電解液である。
【0144】
[00152]実施形態４は、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、実施形態（複数可）１から３の電解液である。
[00153]実施形態５は、トリニトリル化合物がＴＣＨを含み、カーボネート化合物がＶＣを含み、溶液が電圧降下０．２５Ｖ未満を示し、電解液がガス値３ｍＬ未満を示す、実施形態（複数可）１から４の電解液である。
[00153]実施形態５は、トリニトリル化合物がＴＣＨを含み、カーボネート化合物がＶＣを含み、溶液が電圧降下０．２５Ｖ未満を示し、電解液がガス値３ｍＬ未満を示す、実施形態（複数可）１から４の電解液である。
【0145】
[00154]実施形態６は、メチレンメタンジスルホネートをさらに含む、実施形態（複数可）１から５の電解液である。
[00155]実施形態７は、電解液が、２０サイクルにわたって、０．９よりも高い平均クーロン効率を示す、実施形態（複数可）１から６の電解液である。
[00155]実施形態７は、電解液が、２０サイクルにわたって、０．９よりも高い平均クーロン効率を示す、実施形態（複数可）１から６の電解液である。
【0146】
[00156]実施形態８は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）１から７の電解液である。
[00157]実施形態９は、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、以下の化学構造：
[00157]実施形態９は、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、以下の化学構造：
【0147】
【化6】
【0148】
[00158]（式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ５）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ５）ハロアルキルから選択される）を有するカーボネート化合物、および以下の化学構造：
【0149】
【化7】
【0150】
[00159]（式中、ａおよびｂは、独立して１～４である）を有するスルホネート化合物を含む電解液であって、電解液が、電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、電解液である。
[00160]実施形態１０は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）９の電解液である。
[00160]実施形態１０は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）９の電解液である。
【0151】
[00161]実施形態１１は、カーボネート化合物がビニレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）９または１０の電解液である。
[00162]実施形態１２は、スルホネート化合物がメチレンメタンジスルホネートを含む、実施形態（複数可）９から１１の電解液である。
[00162]実施形態１２は、スルホネート化合物がメチレンメタンジスルホネートを含む、実施形態（複数可）９から１１の電解液である。
【0152】
[00163]実施形態１３は、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、実施形態（複数可）９から１２の電解液である。
[00164]実施形態１４は、カーボネート化合物のスルホネート化合物に対する重量比が、０．１：１～３：１である、実施形態（複数可）９から１３の電解液である。
[00164]実施形態１４は、カーボネート化合物のスルホネート化合物に対する重量比が、０．１：１～３：１である、実施形態（複数可）９から１３の電解液である。
【0153】
[00165]実施形態１５は、電解液が、２０サイクルにわたって０．９よりも高い平均クーロン効率を示す、実施形態（複数可）９から１４の電解液である。
[00166]実施形態１６は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）９から１５の電解液である。
[00166]実施形態１６は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）９から１５の電解液である。
【0154】
[00167]実施形態１７は、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
【0155】
【化8】
【0156】
[00168]（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有するカーボネート化合物を含む電解液である。
【0157】
[00169]実施形態１８は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）１７の電解液である。
[00170]実施形態１９は、カーボネート化合物がフルオロエチレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）１７または１８の電解液である。
[00170]実施形態１９は、カーボネート化合物がフルオロエチレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）１７または１８の電解液である。
【0158】
[00171]実施形態２０は、カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、実施形態（複数可）１７から１９の電解液である。
[00172]実施形態２１は、電解液が、２０サイクルにわたって０．９よりも高い平均クーロン効率を示す、実施形態（複数可）１７から２０の電解液である。
[00172]実施形態２１は、電解液が、２０サイクルにわたって０．９よりも高い平均クーロン効率を示す、実施形態（複数可）１７から２０の電解液である。
【0159】
[00173]実施形態２２は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）１７から２１の電解液である。
[00174]実施形態２３は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有するカソード；グラファイトを含むアノード；および先行する実施形態のいずれかの電解液を含む二次電池である。
[00174]実施形態２３は、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有するカソード；グラファイトを含むアノード；および先行する実施形態のいずれかの電解液を含む二次電池である。
【0160】
[00175]実施形態２４は、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、独立して０～８から選択される）を有する、実施形態（複数可）２３の二次電池である。
【0161】
[00176]実施形態２５は、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉ６Ｍｎ２Ｃｏ２Ｏ２を有する、実施形態（複数可）２３または２４の二次電池である。
[00177]実施形態２６は、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉ８ＭｎＣｏＯ２を有する、実施形態（複数可）２３または２４の二次電池である。
[00177]実施形態２６は、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉ８ＭｎＣｏＯ２を有する、実施形態（複数可）２３または２４の二次電池である。
【0162】
[00178]実施形態２７は、リチウム含有遷移金属複合酸化物が、化学式ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、独立して０～８から選択される）を有する、実施形態（複数可）２３の二次電池である。
【0163】
[00179]実施形態２８は、イオン成分、ベース溶媒、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
【0164】
【化9】
【0165】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有する環状カーボネート化合物を含む添加剤パッケージを含む電解液であって、電解液が、電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、電解液である。
【0166】
[00180]実施形態２９は、対称直鎖状カーボネートが、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、またはその組み合わせを含み、対称直鎖状カーボネートが、電解液の全重量に基づいて、１９％よりも多い量で存在する、実施形態（複数可）２８の電解液である。
【0167】
[00181]実施形態３０は、環状カーボネート化合物が、ビニレンカーボネートまたはエチレンカーボネート、またはその組み合わせを含む、実施形態（複数可）２８または２９の電解液である。
【0168】
[00182]実施形態３１は、環状カーボネート化合物が、フルオロエチレンカーボネートを含む、実施形態（複数可）２８から３０の電解液である。
[00183]実施形態３２は、電解液が、環状カーボネート３０ｗｔ％未満を含む、実施形態（複数可）２８から３１の電解液である。
[00183]実施形態３２は、電解液が、環状カーボネート３０ｗｔ％未満を含む、実施形態（複数可）２８から３１の電解液である。
【0169】
[00184]実施形態３３は、電解液が、エチレンカーボネート３０ｗｔ％未満を含む、実施形態（複数可）２８から３２の電解液である。
[00185]実施形態３４は、電解液が、ＦＥＣ６ｗｔ％未満を含む、実施形態（複数可）２８から３３の電解液である。
[00185]実施形態３４は、電解液が、ＦＥＣ６ｗｔ％未満を含む、実施形態（複数可）２８から３３の電解液である。
【0170】
[00186]実施形態３５は、電解液が、５０％ｗｔ未満の量で存在する非対称直鎖状カーボネートをさらに含む、実施形態（複数可）２８から３４の電解液である。
[00187]実施形態３６は、電解液が、５０ｗｔ％未満の量で、エチルメチルカーボネートをさらに含む、実施形態（複数可）２８から３５の電解液である。
[00187]実施形態３６は、電解液が、５０ｗｔ％未満の量で、エチルメチルカーボネートをさらに含む、実施形態（複数可）２８から３５の電解液である。
【0171】
[00188]実施形態３７は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）２８から３６の電解液である。
[00189]実施形態３８は、環状カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、実施形態（複数可）２８から３７の電解液である。
[00189]実施形態３８は、環状カーボネート化合物のトリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、実施形態（複数可）２８から３７の電解液である。
【0172】
[00190]実施形態３９は、添加剤パッケージが、スルホネートをさらに含む、実施形態（複数可）２８から３８の電解液である。
[00191]実施形態４０は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物がビニリデンカーボネートを含み、溶液が電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、実施形態（複数可）２８から３９の電解液である。
[00191]実施形態４０は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物がビニリデンカーボネートを含み、溶液が電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、実施形態（複数可）２８から３９の電解液である。
【0173】
[00192]実施形態４１は、メチレンメタンジスルホネートまたはフルオロエチレンカーボネート、またはその組み合わせをさらに含む、実施形態（複数可）２８から４０の電解液である。
【0174】
[00193]実施形態４２は、電解液が、２０サイクルにわたって０．８５よりも高い第１サイクルクーロン効率を示す、実施形態（複数可）２８から４１の電解液である。
[00194]実施形態４３は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）２８から４２の電解液である。
[00194]実施形態４３は、電解液が、２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、実施形態（複数可）２８から４２の電解液である。
【0175】
[00195]実施形態４４は、イオン成分、ベース溶媒、ならびに化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
【0176】
【化10】
【0177】
（式中、ａおよびｂは、独立して１～４である）を有するスルホネート化合物を含む添加剤パッケージを含む電解液であって、電解液が、電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、電解液である。
【0178】
[00196]実施形態４５は、トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、実施形態（複数可）４４の電解液である。
[00197]実施形態４６は、場合により、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有するカソード；場合により、グラファイトを含むアノード；ならびにイオン成分、ベース溶媒、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
[00197]実施形態４６は、場合により、リチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有するカソード；場合により、グラファイトを含むアノード；ならびにイオン成分、ベース溶媒、化学式ＣｘＨ２ｘ－１（ＣＮ）３（式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および以下の化学構造：
【0179】
【化11】
【0180】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル、または（Ｃ１～Ｃ１０）ハロアルキルから選択される）を有する環状カーボネート化合物を含む添加剤パッケージを含む電解液を含む二次電池であって、電解液が、電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、二次電池である。
【0181】
[00198]実施形態４７は、電池が、４．４８ボルトで動作される場合、５日ガス発生値４．９ｍＬ未満を示す、実施形態（複数可）４６の電解液である。
本発明は以下の実施態様を含む。
［１］イオン成分、
ベース溶媒、ここでベース溶媒は場合により対称直鎖状カーボネートを含む、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
（好ましくは、式中、Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、およびＲ
６
は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ
１
～Ｃ
１０
）アルキル、または（Ｃ
１
～Ｃ
１０
）ハロアルキル、好ましくは、ビニレンカーボネートまたはエチレンカーボネート、またはその組み合わせから選択される）を有する環状カーボネート化合物を含む、
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量で、前記対称直鎖状カーボネート、好ましくはジエチルカーボネート、またはジメチルカーボネート、またはその組み合わせを含む、電解液。
［２］前記環状カーボネート化合物が、フルオロエチレンカーボネートを含む、［１］に記載の電解液。
［３］環状カーボネート３０ｗｔ％未満、好ましくはエチレンカーボネート３０ｗｔ％未満を含む、［１］に記載の電解液。
［４］フルオロエチレンカーボネート６ｗｔ％未満を含む、［１］に記載の電解液。
［５］５０ｗｔ％未満の量で、非対称直鎖状カーボネート、好ましくはエチルメチルカーボネートをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［６］前記トリニトリル化合物が、トリシアノヘキサンを含む、［１］に記載の電解液。
［７］前記環状カーボネート化合物の前記トリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、［１］に記載の電解液。
［８］前記添加剤パッケージが、スルホネートをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［９］前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物がビニリデンカーボネートを含み、溶液が、電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、［１］に記載の電解液。
［１０］メチレンメタンジスルホネートまたはフルオロエチレンカーボネート、またはその組み合わせをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［１１］２０サイクルにわたって０．８５よりも高い第１サイクルクーロン効率、および／または２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、［１］に記載の電解液。
［１２］イオン成分、
ベース溶媒、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
（式中、ａおよびｂは独立して１～４である）を有するスルホネート化合物を含む、
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、電解液。
［１３］前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、［１２］に記載の電解液。
［１４］カソード、ここでカソードは場合によりリチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有する、
アノード、ここでアノードは場合によりグラファイトを含む、ならびに
電解液、ここで電解液は、
イオン成分、
ベース溶媒、および
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
（式中、Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、およびＲ
６
は、独立して、水素、ハロゲン、（Ｃ
１
～Ｃ
１０
）アルキル、または（Ｃ
１
～Ｃ
１０
）ハロアルキルから選択される）を有する環状カーボネート化合物を含む、を含む
を含む二次電池であって、
前記電解液が、前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、二次電池。
［１５］電池が、４．４８ボルトで動作される場合、５日ガス発生値４．９ｍＬ未満を示す、［１４］に記載の二次電池。
本発明は以下の実施態様を含む。
［１］イオン成分、
ベース溶媒、ここでベース溶媒は場合により対称直鎖状カーボネートを含む、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化12】
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量で、前記対称直鎖状カーボネート、好ましくはジエチルカーボネート、またはジメチルカーボネート、またはその組み合わせを含む、電解液。
［２］前記環状カーボネート化合物が、フルオロエチレンカーボネートを含む、［１］に記載の電解液。
［３］環状カーボネート３０ｗｔ％未満、好ましくはエチレンカーボネート３０ｗｔ％未満を含む、［１］に記載の電解液。
［４］フルオロエチレンカーボネート６ｗｔ％未満を含む、［１］に記載の電解液。
［５］５０ｗｔ％未満の量で、非対称直鎖状カーボネート、好ましくはエチルメチルカーボネートをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［６］前記トリニトリル化合物が、トリシアノヘキサンを含む、［１］に記載の電解液。
［７］前記環状カーボネート化合物の前記トリニトリル化合物に対する重量比が、０．５：１～５：１である、［１］に記載の電解液。
［８］前記添加剤パッケージが、スルホネートをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［９］前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含み、カーボネート化合物がビニリデンカーボネートを含み、溶液が、電圧降下０．２５Ｖ未満を示す、［１］に記載の電解液。
［１０］メチレンメタンジスルホネートまたはフルオロエチレンカーボネート、またはその組み合わせをさらに含む、［１］に記載の電解液。
［１１］２０サイクルにわたって０．８５よりも高い第１サイクルクーロン効率、および／または２５サイクルにわたって２０％未満のインピーダンス増大を示す、［１］に記載の電解液。
［１２］イオン成分、
ベース溶媒、ならびに
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化13】
を含む電解液であって、
前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、電解液。
［１３］前記トリニトリル化合物がトリシアノヘキサンを含む、［１２］に記載の電解液。
［１４］カソード、ここでカソードは場合によりリチウム含有遷移金属複合酸化物を含むカソード活物質を有する、
アノード、ここでアノードは場合によりグラファイトを含む、ならびに
電解液、ここで電解液は、
イオン成分、
ベース溶媒、および
添加剤パッケージ、ここで添加剤パッケージは、
化学構造Ｃ ｘ Ｈ ２ｘ－１ （ＣＮ） ３ （式中、ｘは４～１０である）を有するトリニトリル化合物、および
以下の化学構造：
【化14】
を含む二次電池であって、
前記電解液が、前記電解液の全重量に基づいて、１９ｗｔ％よりも多い量の対称直鎖状カーボネートを含む、二次電池。
［１５］電池が、４．４８ボルトで動作される場合、５日ガス発生値４．９ｍＬ未満を示す、［１４］に記載の二次電池。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
