特表 2024-541459 低温性能に優れた金属イオンセル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-08

(54)【発明の名称】低温性能に優れた金属イオンセル

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/052 20100101AFI20241031BHJP

   H01M 10/0569 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 10/0568 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 4/58 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 4/505 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 4/525 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 4/485 20100101ALI20241031BHJP

   H01M 4/48 20100101ALI20241031BHJP

   H01G 11/32 20130101ALI20241031BHJP

   H01G 11/60 20130101ALI20241031BHJP

   H01G 11/62 20130101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01M10/052

H01M10/0569

H01M10/0568

H01M4/58

H01M4/505

H01M4/525

H01M4/485

H01M4/48

H01G11/32

H01G11/60

H01G11/62

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024530429

(86)(22)【出願日】2022-11-16

(85)【翻訳文提出日】2024-07-17

(86)【国際出願番号】 US2022050035

(87)【国際公開番号】W WO2023096793

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】63/282,202

(32)【優先日】2021-11-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513089291

【氏名又は名称】パシフィック インダストリアル デベロップメント コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】タン，ビン

(72)【発明者】

【氏名】リャオ，ユハオ

(72)【発明者】

【氏名】ラジェフスキー，アンドリュー

【テーマコード（参考）】

5E078

5H029

5H050

【Ｆターム（参考）】

5E078AA01

5E078AA02

5E078AB01

5E078BA13

5E078DA04

5E078DA05

5E078DA19

5H029AJ02

5H029AK01

5H029AK03

5H029AK04

5H029AL02

5H029AL03

5H029AM02

5H029AM03

5H029AM05

5H029AM07

5H029HJ01

5H029HJ10

5H029HJ18

5H050AA06

5H050BA17

5H050CA01

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB02

5H050CB03

5H050HA01

5H050HA10

5H050HA18

(57)【要約】

金属イオンセルであって、正極と、負極と、電解質とを備える。正極は、金属イオンを貯蔵し且つ放出するように構成されたカソード活物質とを有する。負極は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６ボルト（Ｖ）以上の電位で動作するアノード活物質とを有する。電解質は、１種類又は複数種類の金属（リチウム等）塩と、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）及び少なくとも１種類の鎖状炭酸塩を含む溶媒混合物とを有する。電解質中のＭＰＮは、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して０．１以上の質量比を有してもよい。少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒は、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、のうちの１種類以上を含む。溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩の混合物をさらに含んでもよく、鎖状炭酸塩の質量百分率は、炭酸塩の混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属イオンセルであって、
正極であって、
集電体と、
金属イオンを貯蔵し且つ放出するように構成されたカソード活物質と、
を有する正極と、
負極であって、
集電体と、
Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６ボルト（Ｖ）以上の電位で動作するアノード活物質と、
を有する負極と、
電解質であって、
１種類又は複数種類の金属塩と、
３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）及び少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒を含む溶媒混合物と
を有する電解質と、
を備える
金属イオンセル。

【請求項2】

請求項１に記載のセルであって、
前記アノード活物質が動作する電位は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．８Ｖ以上である、
セル。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して０．１以上の質量比を有する、
セル。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して２．０以上の質量比を有する、
セル。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して４．０以上の質量比を有する、
セル。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のセルであって、
前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒は、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のセルであって、
前記電解質中の前記溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒の混合物をさらに含み、
前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒の質量百分率は、前記炭酸塩溶媒の混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である、
セル。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載のセルであって、
前記電解質中の前記溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒と１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒との混合物をさらに含み、
前記鎖状炭酸塩の質量百分率は、前記炭酸塩溶媒と非炭酸塩系溶媒との混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である、
セル。

【請求項9】

請求項８に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒は、スルホン溶媒又はフルオロカーボン溶媒を含む、
セル。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、少なくともその一部がＬｉＰＦ_６であるリチウム塩である、
セル。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載のセルであって、
前記カソード活物質は、
リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＦＭＰ）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ）、二酸化ニッケルリチウム（ＬＮＯ）、リチウムマンガンニッケル酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウムマンガンニッケルコバルト酸化物（ＬＭＮＣ）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）、リン酸バナジウムリチウム（ＬＶＰ）、金属フッ化物、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一項に記載のセルであって、
前記アノード活物質は、
チタン酸リチウム、酸化チタン、チタンのニオブに対する比率が様々なチタンニオブ酸化物、酸化ニオブとその誘導体、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、アンチモン、酸化アンチモン、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項13】

請求項１０～１２のいずれか一項に記載のセルであって、
前記電解質は、０．１モル（Ｍ）～３．０Ｍの範囲内の濃度のＬｉＰＦ_６を含む、
セル。

【請求項14】

請求項１３に記載のセルであって、
前記ＬｉＰＦ_６の濃度は、０．５モル（Ｍ）～１．５Ｍの範囲内である、
セル。

【請求項15】

請求項１０～１４のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、前記電解質中に存在するリチウム塩の１００％を占めるＬｉＰＦ_６である、
セル。

【請求項16】

請求項１０～１５のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、存在する全てのリチウム塩のうち５０モル％を超えるＬｉＰＦ_６を含む、
セル。

【請求項17】

請求項１０～１６のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、
リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiftＳｉ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳｉ）、リチウムテトラフルオロホウ酸塩（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＤＦＯＢ）、次亜塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、リチウムジフルオロリン酸（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）、のうちの少なくとも１種類をさらに含む、
セル。

【請求項18】

請求項１～９のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、又は、これらの混合物を含む、
セル。

【請求項19】

請求項１～９のいずれか一項に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、０．３～１．８Ｍの範囲の濃度のテトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウムを含む、
セル。

【請求項20】

電気機器、電気器具、又は電気車両（ＥＶ）で使用するための電池又は電池パックであって、
請求項１～１９のいずれかに記載のセルを１つ又は複数備える、
電池又は電池パック。

【請求項21】

請求項２０に記載の電池又は電池パックであって、
前記電池又は電池パックは、全体容量を増加するために、直列又は並列構成で配置された前記セルを複数備える、
電池又は電池パック。

【請求項22】

電気化学スーパーキャパシタであって、
正極又は負極の一方に活性炭を組み込んだ、請求項１～９に記載のセルを少なくとも１つ備える、
スーパーキャパシタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１１月２３日に出願された米国仮出願第６３／２８２，２０２号の、合衆国法典第３５巻第１１９（ｅ）条に基づく出願日の利益を主張する。この米国特許仮出願の内容の全体を参照により本明細書に援用する。

【0002】

本発明は、概して、電気機器、電気器具又は電気車両において使用される金属イオンセルに関する。さらに、本開示は、充電可能な電池において使用し得る、リチウムイオンセルなどの電気化学セルについて記載する。

【背景技術】

【0003】

本節の記載は、本開示に関連する背景情報を提供するものにすぎず、先行技術を構成しうるものではない。

【0004】

リチウムイオンセルには、通常、（１）アノード、（２）カソード、（３）セパレータ、（４）電解質という少なくとも４つの主要部品が組み込まれている。商業的に入手可能なリチウムイオンセルにおける電解質は、通常、１種類又は複数種類の有機炭酸塩溶媒に分散したリチウム塩を含む。電解質によって、リチウムイオンのカソード・アノード間の輸送を媒介する媒体が提供される。炭酸塩溶媒を使用する主な理由は、アノード（グラファイト等）及びカソード（リチウム化金属酸化物等）両方のそれぞれの動作電位で炭酸塩溶媒は安定性をもたらすからである。

【0005】

Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２などのリチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）をアノード活物質として使用すると、グラファイト活物質を使用する場合に比べていくつかの利点が得られる。これらの利点には、より高速な充電能力、より優れた低温性能、安全性の向上が挙げられる。しかしながら、リチウムチタン酸化物の動作電位はグラファイトのものよりもはるかに高いにもかかわらず、商業的に入手可能なＬＴＯ系電池では有機炭酸塩電解質も使用されている。異なる炭酸塩溶媒はそれぞれの特性を示すため、電解質には、通常、必要なレベルのイオン伝導性と粘度を達成するために炭酸塩の混合物が含まれる。エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）などの環状炭酸塩では、高い双極子モーメントが得られるが、高い粘度を示す。逆に、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などの鎖状炭酸塩では、粘度は低くできるが、双極子モーメントも低い。少なくとも１種類の環状炭酸塩と１種類又は複数種類の鎖状炭酸塩を組み合わせることにより、電解質は、多くの実用的用途での使用に必要とされる、室温における高いイオン伝導性を提供可能となる。しかしながら、炭酸塩電解質、特に、鎖状炭酸塩は、融点が高いことから、低温性能が欠けている。従って、低温性能を向上するための、代わりとなる電解質を発見することは産業界の関心事となっている。

【発明の概要】

【0006】

本開示は、概して、電気機器、電気器具又は電気車両において使用される金属イオンセルを提供するものである。さらに、本開示は、充電可能な電池において使用し得る、リチウムイオンセルなどの電気化学セルについて記載する。

【0007】

金属イオンセルであって、正極と、負極と、電解質とを備える。正極は、集電体と、金属イオンを貯蔵し且つ放出するように構成されたカソード活物質とを有する。負極は、集電体と、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６ボルト（Ｖ）以上の電位で動作するアノード活物質とを有する。電解質は、１種類又は複数種類の金属塩と、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）及び少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒を含む溶媒混合物とを有する。

【0008】

本開示のある態様によれば、アノード活物質が動作する電位は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．８Ｖ以上である。電解質中のＭＰＮは、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して０．１以上の質量比を有してもよく、或いは、電解質中のＭＰＮは、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して２．０以上の質量比を有してもよく、或いは、電解質中のＭＰＮは、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して４．０以上の質量比を有してもよい。

【0009】

本開示の別の態様によれば、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒は、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、のうちの１種類以上を含んでもよい。望ましくは、電解質中の溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒の混合物をさらに含んでもよく、少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒の質量百分率は、炭酸塩溶媒の混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である。電解質中の溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒と１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒との混合物をさらに含んでもよく、鎖状炭酸塩の質量百分率は、炭酸塩溶媒と非炭酸塩系溶媒との混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である。１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒は、スルホン溶媒又はフルオロカーボン溶媒を含んでもよい。

【0010】

本開示の別の態様によれば、１種類又は複数種類の金属塩は、少なくともその一部がＬｉＰＦ_６であるリチウム塩であってもよい。或いは、１種類又は複数種類のリチウム塩は、電解質中に存在するリチウム塩の１００％を占めるＬｉＰＦ_６であってもよい。電解質は、０．１モル（Ｍ）～３．０Ｍの範囲内の濃度のＬｉＰＦ_６を含んでもよく、或いは、ＬｉＰＦ_６の濃度は、０．５モル（Ｍ）～１．５Ｍの範囲内であってもよい。１種類又は複数種類のリチウム塩は、存在する全てのリチウム塩のうち５０モル％を超えるＬｉＰＦ_６を含んでもよい。望ましくは、１種類又は複数種類のリチウム塩は、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiftＳｉ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳｉ）、リチウムテトラフルオロホウ酸塩（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＤＦＯＢ）、次亜塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、リチウムジフルオロリン酸（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）、のうちの少なくとも１種類をさらに含んでもよい。

【0011】

カソード活物質は、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＦＭＰ）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ）、二酸化ニッケルリチウム（ＬＮＯ）、リチウムマンガンニッケル酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウムマンガンニッケルコバルト酸化物（ＬＭＮＣ）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）、リン酸バナジウムリチウム（ＬＶＰ）、金属フッ化物、のうちの１種類以上を含んでもよい。

【0012】

アノード活物質は、チタン酸リチウム、酸化チタン、チタンのニオブに対する比率が様々なチタンニオブ酸化物、酸化ニオブとその誘導体、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、アンチモン、酸化アンチモン、のうちの１種類以上を含んでもよい。

【0013】

本開示の別の態様によれば、１種類又は複数種類の金属塩は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、又は、これらの混合物を含んでもよい。１種類又は複数種類の金属塩は、０．３～１．８Ｍの範囲の濃度のテトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウムを含んでもよい

【0014】

本開示の別の態様によれば、電気機器、電気器具、又は電気車両（ＥＶ）で使用するための電池又は電池パックを提供するものであり、電池又は電池パックは、上述の又は以下に記載するセルを１つ又は複数備える。電池又は電池パックは、全体容量を増加するために、直列又は並列構成で配置されたセルを複数備えてもよい。

【0015】

本開示のさらに別の態様によれば、電気化学スーパーキャパシタを提供するものであり、電気化学スーパーキャパシタは、正極又は負極の一方に活性炭を組み込んだ、上述の又は以下に記載するセルを少なくとも１つ備える。

【0016】

適用可能なさらなる分野は、ここで与えられる説明から明らかになるであろう。なお、説明及び具体的な例は、説明のみを目的としており、本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

【0017】

以下においては、本開示が十分に理解されるように、添付の図面を参照して、例示した本開示の様々な形態を説明する。各図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、むしろ本発明の原理を例示することに重点が置かれている。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本開示の教示における、アノード活物質、カソード活物質、電解質、及びセパレータを備える電気化学セルの模式図である。

【図2】３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及びそれらの混合物中のリチウムチタン酸化物／リチウムマンガン酸化物（ＬＴＯ／ＬＭＯ）の－３０度におけるレート性能のプロットである。

【図3】ＭＰＮ、エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート（ＥＣ／ＤＥＣ）、及びそれらの混合物中のＬＴＯ／ＬＭＯの－３０度におけるレート性能のプロットである。

【図4】ＭＰＮ，エチレンカーボネート／ジメチルカーボネート（ＥＣ／ＤＭＣ）、及びそれらの混合物中のＬＴＯ／ＬＭＯの－３０度におけるレート性能プロットである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本明細書に記載する図面は、図解の目的のみのものであり、本開示の範囲を限定することが意図されるものでは決してない。説明及び図面全体を通して、対応する参照符号は、類似の又は対応する部分及び特徴を示すことを理解されたい。

【0020】

以下の記載は、本質的に例示にすぎないものであり、いかなる方法においても本開示やその応用又は用途を限定することを意図するものではない。例えば、本明細書に記載された教示に従って調製且つ使用される電気化学セルは、リチウムイオンセルとして、本開示全体を通して説明されるものであり、その目的は、各構造要素とその使用をより完全に例示説明するためである。しかし、動作原理に基づいて、本開示の混合溶媒の概念は、他の金属イオンセルにも適用可能であり、この金属イオンセルは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、それらの混合物のうちの、いずれかを含む塩又はそれから誘導される塩を利用するものであり、セルがＬｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６Ｖ以上で動作するアノードを有することを条件とする。さらに、本開示の混合溶媒系の組み込み及び使用は、電極（例えば、カソード及びアノード）の１つに活性炭を有する電気化学スーパーキャパシタにも適用可能である。ＬｉＰＦ_６塩は、塩の濃度が０．３～１．８モル（Ｍ）の範囲であれば、Ｌｉを含まない塩で置き換えられてもよく、Ｌｉを含まない塩としては、テトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウムが挙げられるがこれに限定されない。このような電気化学セルを複数個、様々な電気機器、電気機器、電気システムに、組み込んで使用することは、本開示の範囲内であると考えられる。様々な電気機器、電気機器、電気システムにとしては、大容量の充電式電池や電気自動車（ＥＶ）用の電池又は電池パックが挙げられるが、これらに限定されない。

【0021】

本明細書で使用される「電池セル」又は「セル」は、電池の基本的な電気化学的装置を指すものであり、電極と、セパレータと、電解質とを含む。対照的に、「電池」又は「電池パック」とは、セルの集合体、例えば１つ又は複数のセルを指し、この電池は、筐体と、電気的な接続と、場合によっては制御及び保護用の電子機器とを備えるものである。

【0022】

本開示の目的上、「約」及び「実質的に」という語は、本明細書においては、測定可能な値及び範囲に関して使用されるものであり、これは、当業者には既知の予想される変動（例えば、測定の限界及び変動性）に起因する。

【0023】

本開示の目的上、ある要素の「少なくとも１つ」及び「１つ又は複数」という場合は、これらの語は入れ替えて使用することができ、同じ意味を有する場合がある。単数の要素又は複数の要素を包含することを指すこれらの語は、要素の末尾に接尾語「（複数形）」で表すこともできる。例えば、「少なくとも１つの金属」、「１つ又は複数の金属」、及び「金属（複数形）」は、入れ替えて使用することができ、同じ意味を有することが意図される。

【0024】

本開示は、概して、リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）をベースとしたセルなどのリチウムイオンセルにおいて、使用される電解質システムを提供する。電解質システムは、一般的に、溶媒において分散された主要なリチウム塩としてＬｉＰＦ_６を含んでおり、該溶媒は、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）と少なくとも１種類の有機炭酸塩溶媒との混合物のみからなるか、該混合物を含むか、又は、実質的に該混合物からのみからなる。ＭＰＮなどの有機ニトリル溶媒は、一般的に、環状炭酸塩よりも低い粘度を示すが、鎖状炭酸塩よりも高い双極子モーメントを示す。また、有機ニトリル溶媒は、融点も低いことから、低温度下でのより効率的な電池セル性能を提供するための溶媒として使用することができる。

【0025】

電池セルにおいて、リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）アノードは、一般的に、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して約１．０Ｖ～３．０Ｖの間で動作するのに対し、グラファイトアノードは、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．０１Ｖ～１．０Ｖの間で動作する。ＬＴＯアノードの最低電位は約１．０Ｖと高く、これはグラファイトアノードの最低電位よりも高い。この大きな電位差により、代替となる溶媒（有機カーボネート以外の溶媒等）を使用することが可能となるが、この溶媒はグラファイトアノードでは使用できない。例えば、アセトニトリルは、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対し約０．５Ｖの還元電位を有しており、グラファイトアノードでは使用できない。しかしながら、ＬＴＯアノードの動作電位は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．５Ｖよりもはるかに高いことから、アセトニトリルはＬＴＯアノードでは用いることが可能である。他の例では、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）は、ＬｉＴＦＳｉ又はＬｉＰＦ_６などのリチウム塩を含むＬＴＯ系セルの電解質のための溶媒として用いることができる。ＭＰＮに分散されたＬｉＴＦＳｉを含むＬＴＯ系セルは、許容範囲の性能を示す。しかし、ＬｉＰＦ_６塩は商業的に入手可能なセルで使用されている主なリチウム塩であるので、ＬｉＴＦＳｉ塩に伴うコストにより、その電池セルは製造コストが高くなってしまう。従って、ＬＴＯ系セルで使用するには、ＭＰＮに分散されたＬｉＰＦ_６系塩と共に使用される電解質が望ましい。

【0026】

図１を参照すると、電気化学セルは、一般に、正極１０と負極２０を備える。正極１０は、活物質（カソード）５と集電体７を有し、負極２０は、活物質（アノード）１５と集電体１７を有する。さらに、セルは、上述の通り且つ本明細書においてさらに定めるように、リチウムイオンを含む非水系電解質３０とセパレータ２５を含む。これらの構成要素は全て、ケース、エンクロージャ、ポーチ、バッグ、円筒状のシェル等に密封されている（一般に電池の「筐体」と呼ばれる）。セパレータ２５は、カソード活物質５をアノード１５から電気的に絶縁しながら、金属（例、リチウム）イオンがそれらの間を流れることを可能にする。イオンの流れは、セパレータ（すなわち、固体状態の反応機構を介して）によって導通されてもよく、又は、セパレータ２５（膜など）の多数の孔に浸透する液体電解質３０が存在することによって導通されてもよい。

【0027】

さらに図１を参照すると、アノード活物質１５は、リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）を含んでいてもよく、又は、同程度の電位範囲又はわずかに低い電位限界内で動作できる他の任意のアノード活物質を含んでいてもよい。例えば、アノード活物質１５は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して１．０Ｖではなく、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６Ｖまでの電位で動作させてもよく、これはニトリルの還元（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．５Ｖ）よりも依然として高いものである。アノード活物質１５は、また、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対し０．７Ｖ、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対し０．８Ｖ、又は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．９Ｖまでの電位で動作させてもよい。アノード活物質１５の最低動作電位がＭＰＮ溶媒の還元電位よりも高い限り、これらのアノード活物質は、所与の用途のためのＬＴＯアノードを置き換えるものとして使用してもよい。アノード活物質１５のいくつかの例としては、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、酸化チタン、チタンのニオブに対する比率が様々なチタンニオブ酸化物、酸化ニオブとその誘導体、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、アンチモン、酸化アンチモンなどが挙げられるが、これらに限定されない。

【0028】

カソード活物質５は、従来のリチウムイオンセルで使用されている現在入手可能な任意のカソード活物質から選択されてもよい。カソード活物質５のいくつかの例としては、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＦＭＰ）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ）、二酸化ニッケルリチウム（ＬＮＯ）、リチウムマンガンニッケル酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウムマンガンニッケルコバルト酸化物（ＬＭＮＣ）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）、リン酸バナジウムリチウム（ＬＶＰ）、金属フッ化物が挙げられるが、これらに限定されない。

【0029】

図１を再び参照し、電解質３０は、正極１０と負極２０との間に位置し且つそれらと接触しており、これにより、電解質３０は、負極２０と正極１０との間における金属（例、リチウム）イオンの可逆的な流れを支持する。セパレータ２５は、セパレータ２５を通る金属（例、リチウム）イオンの可逆的な流れに対して透過性を有しつつも、正極１０を負極２０から電気的に絶縁するように構成されている。

【0030】

電解質３０は、モル濃度が、０．１モル（Ｍ）～３．０Ｍの範囲、或いは、０．２Ｍ～２．０Ｍの範囲、或いは、約０．５Ｍ～約１．５Ｍの範囲にあるヘキサフルオロリン酸リチウム塩（ＬｉＰＦ_６）をベースとしている。電解質３０は、リチウム塩の濃度が高すぎると、低温で塩の沈殿を引き起こす可能性がある。リチウム塩の濃度が低すぎると、電解質３０のイオン伝導性が、実用に供するには不十分となる可能性がある。リチウム塩は、１００％のＬｉＰＦ_６から成っていてもよい。リチウム塩は、ＬｉＰＦ_６と少なくとも１種類の追加リチウム塩との混合物であってもよい。この混合物において、ＬｉＰＦ_６の量は、主たるリチウム塩として存在し得るに十分に多い量である。言い換えると、混合物の総リチウム塩含有量に対するヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）のモル百分率は、０．５より高く、或いは０．６以上、或いは０．７以上である。少なくとも１種類の追加リチウム塩として、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiftＳｉ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳｉ）、リチウムテトラフルオロホウ酸塩（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＤＦＯＢ）、次亜塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、リチウムジフルオロリン酸（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）、又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。

【0031】

電解質３０内にリチウム塩を分散させるために、溶媒の混合物が用いられる。この溶媒の混合物は、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）と少なくとも１種類の鎖状炭酸塩を含む。低粘度を示す鎖状炭酸塩として、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、又は、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）が挙げられるが、これらに限定されない。望ましくは、電解質において使用される溶媒の混合物は、これらに限定されないがエチレンカーボネート（ＥＣ）及びプロピレンカーボネート（ＰＣ）などの環状炭酸塩も含んでもよい。本開示の範囲を超えない限り、電解質３０において使用される溶媒の混合物には、炭酸塩を含まない溶媒（非炭酸塩系溶媒）も含まれてもよいことを、当業者であれば理解するであろう。非炭酸塩系溶媒のいくつかの例として、スルホン溶媒やフルオロカーボン溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。電解質３０における他の溶媒に対するＭＰＮの質量比は、０．１以上であり、或いは１．０以上、或いは２．０以上、或いは４．０以上、或いは９．０以上である。溶媒混合物中に存在する鎖状炭酸塩の質量百分率は、１０％～９０％の範囲であってもよく、或いは約１５％～約８５％、或いは２０％～８０％の範囲であってもよい。

【0032】

ここで表１を参照すると、本開示における溶媒の混合物の使用に関連する利点が示されている。リチウムチタン酸化物／リチウムマンガン酸化物（ＬＴＯ／ＬＭＯ）セルの場合、ＭＰＮに分散した１モル（Ｍ）のＬｉＰＦ_６を含む電解質を使用した際の第１サイクルクーロン効率（ＣＥ：Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は８６％であった。１／１の比率のＭＰＮと鎖状炭酸塩（すなわち、ＤＥＣ）の混合物を使用した場合、第１サイクルＣＥは９０％に増加した。エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合物（ＥＣ／ＤＥＣ又はＥＣ－ＤＣ）をＭＰＮと４／１の比率で混合すると、第１サイクルＣＥは９２％に増加した。同様に、他の炭酸塩溶媒（例えば、ＥＣ－ＤＭＣ）とＭＰＮを様々な比率で使用した場合、第１サイクルＣＥは９０％～９３％の範囲であった。このように、炭酸塩溶媒をＭＰＮ電解質に混合すると、ＬＴＯ／ＬＭＯセルの第１サイクルＣＥが向上する。この第１サイクルＣＥの向上は、電解質材料の使用を高めて、セルのエネルギー濃度を増加するのに重要である。

【0033】

本明細書で使用されるクーロン効率（ＣＥ）は、放電容量（ｍＡｈ／ｇ）と充電容量（ｍＡｈ／ｇ）の比として定義される。各電極（すなわち、正極１０又は負極２０）それぞれにおいて、ＣＥは、通常は、１００％未満であり、特に初回の充放電サイクルでは、副反応の発生による不可逆容量損失のためにそのようになる。例えば、電気化学セルのアノード側（すなわち、負極２０）では、有機電解質３０が低電位範囲で分解し、アノード活物質１５の表面に固体電解質界面（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＥＩ）膜を形成する可能性があり、これは不可逆的に容量を消費する。電気化学セルのカソード側（すなわち、正極１０）では、カソード活物質５の表面において電解質３０の分解も発生するが、アノード活物質１５で発生する分解よりも低いレベルで発生する。この分解は、不可逆的な結晶変化の形成をもたらす可能性もある。

【0034】

【表1】

【0035】

アノード活物質１５とカソード活物質５は、活物質を１つ又は複数のバインダーと様々な質量比で混合することによって、負極２０と正極１０で使用するための所望の形状に形成することができる。例えば、添加剤の有無にかかわらず、従来のリチウムイオンセルで使用されている現在入手可能なカソード活物質を含むカソード活物質５は、バインダーと混合することができ、このバインダーには、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カルボキシメチルセルロース（ｃｍｃ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリレート、又はそれらの混合物又はブレンドを含むが、これらに限定されない。リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）、又は、同程度の電位範囲内やわずかに低い電位限界内で動作できる他の任意の活物質を含むアノード活物質１５は、バインダーと混合することができ、このバインダーには、カルボキシメチルセルロース（ｃｍｃ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリイミド、又はそれらの混合物又はブレンド含むが、これらに限定されない。活物質（すなわち、アノード又はカソード）とバインダーの質量比は、７０：３０～９９．９：０．１、或いは７０：３０～９９：１、或いは８０：２０～９９：１、或いは８０：２０～９５：５の範囲であってもよく、活物質とバインダーの比率が大きいほど、より高いエネルギー密度を必要とする用途で使用される。

【0036】

正極１０の集電体７は、リチウム電池の電極に使用するために当該技術分野で知られている任意の金属で作製することができ、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、銅、炭素、亜鉛、ガリウム、銀、及び、これらの組み合わせ又はこれらからなる合金が挙げられるが、これらに限定されない。負極２０で使用される集電体１７は、金属（例、リチウム）イオンと反応しない金属箔であってもよい。このような金属箔のいくつかの例としては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｍｎ、炭素、及びリチウム金属合金が挙げられるが、これらに限定されない。或いは、負極２０の集電体１７用の金属箔は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、又は、これらの混合物又は合金を含む。正極１０と負極２０で使用される集電体７、１７は、リチウムで合金を形成可能な金属を少なくとも１種類含んでもよい。

【0037】

セパレータ２５は、アノード活物質１５とカソード活物質５とが接触せず且つ金属（例、リチウム）イオンがそこを流れるように確実にさせる。セパレータ２５は、重合体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）膜であってもよく、この重合体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）膜は、半結晶構造を有するポリオレフィン系材料（ポリエチレン、ポリプロピレン、これらの混合物等）や、微多孔性ポリ（メチルメタクリレート）グラフト、シロキサングラフトポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）ナノファイバーウェブを含むが、これらに限定されない。

【0038】

本開示で提示する具体例は、本発明の様々な実施形態を例示するためもののであり、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。本明細書に記載された実施形態は、明確で簡潔な明細書を書くことができるように説明してきたが、実施形態を様々に組み合わせたり分けたりしても、本発明から逸脱しないことを意図しており、理解されるであろう。例えば、本明細書に記載されている全ての好ましい特徴は、本明細書に記載されている本発明の全ての態様に適用可能であることが理解されるであろう。

【0039】

様々な電解質を備えるＬＴＯ／ＬＭＯセルをいくつか作成し、評価した。電池材料は全て、中国のＧｅｌｏｎ社から購入した。ＬＭＯコーティングを、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ）、カーボンブラック（Ｃ６５）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の混合物（質量比は９２／２／２／４）から、コーティングの面積容量負荷が約０．８ｍＡｈ／ｃｍ^２となるように作成した。ＬＴＯコーティングを、リチウムチタン酸化物（ＬＴＯ）、カーボンブラック（Ｃ６５）、ＰＶＤＦの混合物（質量比は９２／５／３）から、コーティングの面積容量負荷が約０．８ｍＡｈ／ｃｍ^２となるように作成した。所定の種類と量の電解質で充填されたアルミニウムパウチに、１つのＬＭＯ電極と、１つのセラミック酸化物で被覆したＰＥセパレータと、１つのＬＴＯ電極とを積み重ねることにより、フルセル又は完全なセルを作成した。次に、フルセル又は完全なセルを、室温と－３０度で、Ｃ／１０を最も遅いレートとして異なるＣレートで、３．０Ｖと４．２Ｖとの間でサイクルさせ、ＭＰＮ系電解質を少なくとも１種類の炭酸塩溶媒と組み合わせて使用する利点を実証した。本開示の目的において、Ｃレートは、電池が、最大容量に対して放電する速度の尺度である。

【0040】

ここで図２を参照すると、３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及びそれらの混合物におけるリチウムチタン酸化物／リチウムマンガン酸化物（ＬＴＯ／ＬＭＯ）の－３０度におけるレート性能のプロットが示されている。本実施例（ＥＸ－１）では、－３０度のＤＥＣにおいて、１ＭのＬｉＰＦ_６を含むＬＴＯ／ＬＭＯセルの容量保持率は、室温下において、容量の約４７％であった（曲線ａ、曲線ｄを参照）。－３０度におけるＭＰＮ／ＤＥＣ（質量比１／１）に１ＭのＬｉＰＦ_６を加えたＬＴＯ／ＬＭＯセルの容量保持率は、約Ｃ／１０の充電／放電レートで約８２％であった（曲線ｂ、曲線ｅを参照）。一方、純粋な１００％ＭＰＮ溶媒を使用したセルの容量保持率は約７８％であった（曲線ｃ、曲線ｆを参照）。

【0041】

ＭＰＮと炭酸塩の溶媒混合物を使用した場合（曲線ｂ、曲線ｅを参照）の低温性能は、炭酸塩溶媒のみの場合（曲線ａ、曲線ｄを参照）と比較して、実質的又は大幅に向上した。混合溶媒（曲線ｂ、曲線ｅを参照）は、低温下では純粋なＭＰＮ（曲線ｃ、曲線ｆを参照）よりもわずかに優れた容量保持率さえ示した。理論に厳密に限定するわけではないが、混合溶媒が示した容量保持率が純粋なＭＰＮよりも向上するのは、ＭＰＮの粘度が比較的高いためであり、低粘度の炭酸塩溶媒の添加が、低温で生じるイオン伝導性の向上に役立ったと考えられる。

【0042】

ここで図３を参照すると、ＭＰＮ、エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート（ＥＣ／ＤＥＣ）、及びそれらの混合物中のＬＴＯ／ＬＭＯの－３０度におけるレート性能のプロットが示されている。本実施例（ＥＸ－２）においては、ＭＰＮ電解質中に１ＭのＬｉＰＦ_６を調製し、１％のビニレンカーボネート（ＶＣ）と１％のフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）も含むＥＣ／ＤＥＣ（１／３）中の商業的に入手可能な１ＭのＬｉＰＦ_６と混合した。商業的に入手可能な電解質のみを含むセルは、約Ｃ／１０レートにおいて、－３０度で約５７％の容量保持率を有した（曲線ｇ、曲線ｊを参照）。一方、本開示による溶媒混合物を含むセルは、約７７％の容量保持率を示した（曲線ｈ、曲線ｋを参照）。溶媒混合物の容量保持率（曲線ｈ、曲線ｋを参照）は、１００％ＭＰＮを含むセルの７８％の容量保持率（曲線ｉ、曲線ｌを参照）と同程度である。商業的に入手可能な炭酸塩電解質をＭＰＮ電解質へ添加することにより、－３０度での容量保持率を同程度に維持しつつ、ＭＰＮ電解質と比べて第１サイクルＣＥを増加した。

【0043】

ここで図４を参照すると、ＭＰＮ，エチレンカーボネート／ジメチルカーボネート（ＥＣ／ＤＭＣ）、及びそれらの混合物中のＬＴＯ／ＬＭＯの－３０度におけるレート性能プロットが示されている。本実施例（ＥＸ－３）では、ＭＰＮ電解質中に１ＭのＬｉＰＦ_６を調製し、ＥＣ／ＤＭＣ（１／１）電解質中の商業的に入手可能な１ＭのＬｉＰＦ_６と混合した。－３０度では、溶媒ＥＣと溶媒ＤＭＣの融点が高いので、ＥＣ／ＤＭＣ電解質のみを含むセルの容量保持率は０に近くなった（曲線ｍ、曲線ｐを参照）。ＭＰＮと炭酸塩（４／１）の溶媒混合物からなる電解質を含むセルは、約Ｃ／１０の充放電レートで、１００％ＭＰＮ電解質を含むセルの７８％（曲線ｏ、曲線ｒを参照）と比較して、８１％という最高の容量保持率を示した（曲線ｎ、曲線ｑを参照）。さらに、ＭＰＮと炭酸塩溶媒の混合物からなる電解質を含むセルは、より優れた放電レート能力を示した（曲線ｒに対する曲線ｑを参照）。

【0044】

実施例（ＥＸ－１、ＥＸ－２、ＥＸ－３）は、ＭＰＮと少なくとも１種類の炭酸塩溶媒との混合物を含む本開示の電解質に伴う利点のいくつかを実証するものである。より具体的には、溶媒混合物を使用することは、セルが発揮する第１サイクルＣＥを向上させる一方で、低温での性能を維持し又は向上させることさえする。

【0045】

本開示のさらに別の態様によれば、１つ又は複数の電気化学セルを組み合わせて、より大きな容量の電池又は電池パックを形成することができ、これらは、例えば、大容量リチウムイオン二次電池又は電気自動車（ＥＶ）に組み込まれた電池パックで使用される。１つ又は複数の電気化学セルは、電池又は電池パックを形成するために、直列、並列、又はそれらの組み合わせで組み込まれてもよい。当業者であれば、リチウムイオン二次電池で電気化学セルを使用することに加えて、同じ原理を使用して、これらの１つ又は複数の電気化学セルを筐体に封入して、他の用途で使用することができることも理解されよう。

【0046】

筐体は、当該技術分野においてそのような用途に使用されることが公知の任意の材料で構築されてもよく、且つ、特定の用途に必要とされる又は望ましいとされる任意の形状にすることができる。例えば、リチウムイオン電池は、一般に、円筒形、角形、又はソフトパウチの３つの異なる主要な形態又は形状で収容される。円筒形電池の筐体は、アルミニウム、鋼等で作製できる。角形電池は、一般に、円筒形ではなく長方形の筐体を有する。ソフトパウチ筐体は、様々な形状及びサイズで作製できる。これらのソフト筐体は、内側、外側、又はその両方をプラスチックでコーティングされたアルミニウム箔ポーチで構成されていてもよい。ソフト筐体は、重合体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）型のケースであってもよい。筐体に使用される高分子組成物は、リチウムイオン二次電池に従来使用されている任意の公知の重合体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）材料であってもよい。多数の中の１つの具体例として、内側にポリオレフィン層及び外側にポリアミド層を有するラミネートパウチを使用することが挙げられる。

【0047】

本明細書では、実施形態を、明確で簡潔な明細書を書くことができるように説明してきたが、実施形態を様々に組み合わせたり分けたりしても、本発明から逸脱しないことを意図しており、理解されるであろう。例えば、本明細書に記載されている全ての好ましい特徴は、本明細書に記載されている本発明の全ての態様に適用可能であることが理解されるであろう。

【0048】

当業者は、本開示を鑑みて、本開示の趣旨又は範囲から逸脱又は超過することなく、本明細書に開示される具体的な実施形態において多くの変更を加えることができ、それでもなお同様又は類似の結果を得ることができることを理解するであろう。当業者は、本明細書に報告されているあらゆる特性が、複数の異なる方法で得られる、通常測定される特性を表すことを、さらに理解するであろう。本明細書に記載された方法は、そのような方法の１つを表しており、他の方法を使用しても本開示の範囲を超えることはない。

【0049】

本発明の様々な形態の上記説明は、例示及び説明のために記載されている。上記説明は、網羅的であること、又は本発明を開示されている正確な形態に限定すること、を意図するものではない。上記の教示に照らして、多数の変更又は変形が可能である。本発明の原理及びその実際の応用例を最もよく説明するために、議論された形態が選択され説明されている。これにより、当業者が、企図された特定の用途に適した様々な形態で、様々な修正を加えて本発明を最もよく利用することが可能になる。そのような変更及び変形の全ては、それらが適正に、合法的に、且つ公平に権利を有する範囲に従って解釈される場合に、添付の特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属イオンセルであって、
正極であって、
集電体と、
金属イオンを貯蔵し且つ放出するように構成されたカソード活物質と、
を有する正極と、
負極であって、
集電体と、
Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．６ボルト（Ｖ）以上の電位で動作するアノード活物質と、
を有する負極と、
電解質であって、
１種類又は複数種類の金属塩と、
３－メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）及び少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒を含む溶媒混合物と
を有する電解質と、
を備える
金属イオンセル。

【請求項2】

請求項１に記載のセルであって、
前記アノード活物質が動作する電位は、Ｌｉ／Ｌｉ^＋に対して０．８Ｖ以上である、
セル。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して０．１以上の質量比を有する、
セル。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して２．０以上の質量比を有する、
セル。

【請求項5】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記ＭＰＮは、前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒に対して４．０以上の質量比を有する、
セル。

【請求項6】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒は、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項7】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒の混合物をさらに含み、
前記少なくとも１種類の鎖状炭酸塩溶媒の質量百分率は、前記炭酸塩溶媒の混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である、
セル。

【請求項8】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記電解質中の前記溶媒混合物は、複数種類の炭酸塩溶媒と１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒との混合物をさらに含み、
前記鎖状炭酸塩の質量百分率は、前記炭酸塩溶媒と非炭酸塩系溶媒との混合物の全質量に対して１０％～９０％の範囲である、
セル。

【請求項9】

請求項８に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の非炭酸塩系溶媒は、スルホン溶媒又はフルオロカーボン溶媒を含む、
セル。

【請求項10】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、少なくともその一部がＬｉＰＦ_６であるリチウム塩である、
セル。

【請求項11】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記カソード活物質は、
リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、リン酸鉄マンガンリチウム（ＬＦＭＰ）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ）、二酸化ニッケルリチウム（ＬＮＯ）、リチウムマンガンニッケル酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウムマンガンニッケルコバルト酸化物（ＬＭＮＣ）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ）、リン酸バナジウムリチウム（ＬＶＰ）、金属フッ化物、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項12】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記アノード活物質は、
チタン酸リチウム、酸化チタン、チタンのニオブに対する比率が様々なチタンニオブ酸化物、酸化ニオブとその誘導体、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、アンチモン、酸化アンチモン、のうちの１種類以上を含む、
セル。

【請求項13】

請求項１０に記載のセルであって、
前記電解質は、０．１モル（Ｍ）～３．０Ｍの範囲内の濃度のＬｉＰＦ_６を含む、
セル。

【請求項14】

請求項１３に記載のセルであって、
前記ＬｉＰＦ_６の濃度は、０．５モル（Ｍ）～１．５Ｍの範囲内である、
セル。

【請求項15】

請求項１０に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、前記電解質中に存在するリチウム塩の１００％を占めるＬｉＰＦ_６である、
セル。

【請求項16】

請求項１０に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、存在する全てのリチウム塩のうち５０モル％を超えるＬｉＰＦ_６を含む、
セル。

【請求項17】

請求項１０に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類のリチウム塩は、
リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiftＳｉ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳｉ）、リチウムテトラフルオロホウ酸塩（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ホウ酸塩（ＬｉＤＦＯＢ）、次亜塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、リチウムジフルオロリン酸（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）、のうちの少なくとも１種類をさらに含む、
セル。

【請求項18】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、リチウムイオン、又は、これらの混合物を含む、
セル。

【請求項19】

請求項１又は２に記載のセルであって、
前記１種類又は複数種類の金属塩は、０．３～１．８Ｍの範囲の濃度のテトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウムを含む、
セル。

【請求項20】

電気機器、電気器具、又は電気車両（ＥＶ）で使用するための電池又は電池パックであって、
請求項１又は２に記載のセルを１つ又は複数備える、
電池又は電池パック。

【請求項21】

請求項２０に記載の電池又は電池パックであって、
前記電池又は電池パックは、全体容量を増加するために、直列又は並列構成で配置された前記セルを複数備える、
電池又は電池パック。

【請求項22】

電気化学スーパーキャパシタであって、
正極又は負極の一方に活性炭を組み込んだ、請求項１～２に記載のセルを少なくとも１つ備える、
スーパーキャパシタ。

【国際調査報告】