權利要求書: 1.一種非水電解液用添加劑,其包括下述式(1)所表示的二磺酰胺化合物,[化學式1]式(1)中,
A表示CmH(2m-n)Zn,m表示1~6的整數(shù),n表示1~12的整數(shù),2m-n為0以上,Z表示鹵素原子,R1表示可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基,在該烷基中的2個碳原子之間、該烷基中的1個碳原子與所述可具有取代基的苯基之間、或該烷基中的1個碳原子與鍵合有R1的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基,R2、R3及R4分別獨立地表示氫原子、可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基,在該烷基中的2個碳原子之間、該烷基中的1個碳原子與所述可具有取代基的苯基之間、或該烷基中的1個碳原子與鍵合有R2、R3或R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基,R1及R2可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R1及R2的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基,R3及R4可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R3及R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。
2.根據(jù)權利要求1所述的非水電解液用添加劑,其中,式(1)中的Z為氟原子。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的非水電解液用添加劑,其中,式(1)中,R3與R1為相同的基團,且R2與R4為相同的基團。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的非水電解液用添加劑,其中,
式(1)中,
R1及R2為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R1及R2的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基,
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R及R為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R3及R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。
5.一種非水電解液,其含有權利要求1至4中任一項所述的非水電解液用添加劑、非水溶劑及電解質。
6.根據(jù)權利要求5所述的非水電解液,其中,所述非水溶劑包含非質子性溶劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的非水電解液,其中,非質子性溶劑為選自由環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、脂肪族羧酸酯、內酯、內酰胺、環(huán)狀醚、鏈狀醚、砜及它們的鹵素衍生物組成的組中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的非水電解液,其中,所述電解質包含鋰鹽。
9.根據(jù)權利要求8所述的非水電解液,其中,所述鋰鹽為選自由LiAlCl4、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiAsF6及LiSbF6組成的組中的至少一種。
10.一種蓄電裝置,其具備權利要求5至9中任一項所述的非水電解液、正極及負極。
11.根據(jù)權利要求10所述的蓄電裝置,其中,蓄電裝置為鋰離子電池。
12.根據(jù)權利要求10所述的蓄電裝置,其中,蓄電裝置為鋰離子電容器。
說明書: 非水電解液用添加劑、非水電解液及蓄電裝置技術領域[0001] 本發(fā)明涉及一種非水電解液用添加劑。此外,本發(fā)明涉及一種使用了該非水電解液用添加劑的非水電解液及使用了該非水電解液的蓄電裝置。背景技術[0002] 近年來,隨著對于環(huán)境問題的解決、可持續(xù)的循環(huán)型社會的實現(xiàn)的關注與日俱增,正廣泛地進行以鋰離子電池為代表的非水電解液二次電池及電氣雙層電容器等蓄電裝置的研究。其中,鋰離子電池因工作電壓與能量密度高,因此用作筆記本電腦、移動電話等的電源。與鉛電池或鎳鎘電池相比,這些鋰離子電池因能量密度高且可實現(xiàn)高容量化而受到期待。[0003] 但是,鋰離子電池存在電池的容量伴隨充放電循環(huán)的過程而下降的問題。[0004] 作為抑制伴隨充放電循環(huán)的過程的電池容量的下降的方法,正研究向電解液中添加各種添加劑的方法。添加劑在初期的充放電時分解,并在電極表面上形成被稱為固體電解質界面(SEI)的覆膜。由于SEI是在充放電循環(huán)的初期的循環(huán)中形成,因此電解液中的溶劑等的分解不會耗電,鋰離子能夠經(jīng)由SEI在電極中往返。即,認為SEI的形成對于防止重復充放電循環(huán)時的非水電解液二次電池等蓄電裝置的劣化,提高電池特性、保存特性或負載特性等發(fā)揮較大的作用。[0005] 作為形成SEI的電解液用添加劑,例如在專利文獻1~專利文獻3中公開有環(huán)狀單磺酸酯。在專利文獻4中公開有含硫芳香族化合物,在專利文獻5中公開有二硫化合物。在專利文獻6~專利文獻9中公開有二磺酸酯。[0006] 現(xiàn)有技術文獻[0007] 專利文獻[0008] 專利文獻1:日本特開昭63-102173號公報[0009] 專利文獻2:日本特開2000-003724號公報[0010] 專利文獻3:日本特開平11-339850號公報[0011] 專利文獻4:日本特開平05-258753號公報[0012] 專利文獻5:日本特開2001-052735號公報[0013] 專利文獻6:日本特開2009-038018號公報[0014] 專利文獻7:日本特開2005-203341號公報[0015] 專利文獻8:日本特開2004-281325號公報[0016] 專利文獻9:日本特開2005-228631號公報[0017] 專利文獻10:日本特開平05-74486號公報[0018] 專利文獻11:日本特開2014-013728號公報發(fā)明內容[0019] 本發(fā)明要解決的技術問題[0020] 作為非水電解液用添加劑對非水電解液二次電池的電極中的
電化學還原的適應性的指標,例如在“Geun-Chang,Hyung-Jinkim,Seung-IIYu,Song-HuiJun,Jong-WookChoi,Myung-HwanKim.JournalofTheElectrochemicalSociety,147,12,4391(2000)”中,報告有使用構成非水電解液用添加劑的化合物的LUMO(最低未占分子軌道)能量的能級的方法。在該文獻中,LUMO能量越低的化合物越是優(yōu)異的電子接受體,并成為能夠在非水電解液二次電池等的電極表面上形成穩(wěn)定的SEI的非水電解液用添加劑。因此,通過測定化合物的LUMO能量,能夠容易地評價該化合物是否具有在非水電解液二次電池等蓄電裝置的電極表面上形成穩(wěn)定的SEI的性能,目前該方法成為非常有用的方法。[0021] 另一方面,專利文獻1~專利文獻9中所公開的化合物存在如下的問題:LUMO能量高,作為非水電解液用添加劑的性能未必充分,或者即便LUMO能量低,化學穩(wěn)定性也不足。特別是二磺酸酯雖然顯示出低LUMO能量,但對水分的穩(wěn)定性低且容易劣化,因此在保管時需要嚴格的水分含量及溫度的管理。
[0022] 將專利文獻10中所記載的碳酸亞乙烯酯類的化合物用作非水電解液用添加劑的電解液具有如下問題:碳酸亞乙烯酯在電極上分解時產(chǎn)生二氧化碳等氣體,而導致電池性能的下降。關于氣體產(chǎn)生,在高溫、或經(jīng)長期重復充放電循環(huán)時特別顯著。[0023] 專利文獻11中所記載的二磺酰胺化合物雖然穩(wěn)定性高,在維持放電容量、內部電阻比等電池特性方面帶來比較良好的效果,但抑制氣體產(chǎn)生的效果并不充分。[0024] 如此,現(xiàn)有的非水電解液用添加劑無法獲得充分的性能,因而期望開發(fā)一種提高蓄電裝置的電池特性的新型的非水電解液用添加劑。[0025] 因此,本發(fā)明的目的在于提供一種非水電解液用添加劑,其保存穩(wěn)定性優(yōu)異,并且當用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,形成穩(wěn)定的SEI并改善循環(huán)特性,而且能夠抑制氣體產(chǎn)生。此外,本發(fā)明的目的在于提供一種使用了該非水電解液用添加劑的非水電解液及使用了該非水電解液的蓄電裝置。[0026] 解決技術問題的技術手段[0027] 本發(fā)明的一個方式提供一種非水電解液用添加劑,其包括下述式(1)所表示的二磺酰胺化合物。[0028] [化學式1][0029][0030] 式(1)中,A表示CmH(2m-n)Zn,m表示1~6的整數(shù),n表示1~12的整數(shù),2m-n為0以上,Z表示鹵素原子。[0031] R1表示可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基,在該烷基中的2個碳原子之間、該烷基中的1個碳原子與可具有取代基的苯基之間、或該烷基中的1個碳原子與鍵合有R1的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。換而言之,R1表示可具有取代基的苯基,或者在碳鏈中或側鏈上具有苯基,且在碳鏈中或側鏈上可具有硫原子、氧原子或氮原子的碳原子數(shù)為1~6的烷基。[0032] R2、R3及R4分別獨立地表示氫原子、可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基,在該烷基中的2個碳原子之間、該烷基中的1個碳原子與可具有取代基的苯基之間、或者該烷基中的1個碳原子與鍵合有R2、R3或R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。換而言之,R2、R3及R4分別獨立地表示氫原子,可具有取代基的苯基,或者在碳鏈中或側鏈上可具有硫原子、氧原子、氮原子或苯基的碳原子數(shù)為1~6的烷基。[0033] R1及R2可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R1及R2的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。換而言之,R1及R2可進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構,該情況下的R1及R2為總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在碳鏈中或碳鏈端可具有硫原子、氧原子或氮原子。
[0034] R3及R4可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在該亞烷基中的2個碳原子之間、或該亞烷基中的1個碳原子與鍵合有R3及R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。換而言之,R3及R4可進行連
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結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構,該情況下的R 及R 為總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基,在碳鏈中或側鏈上可具有硫原子、氧原子或氮原子。
[0035] 發(fā)明效果[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式,能夠提供一種非水電解液用添加劑,其保存穩(wěn)定性優(yōu)異,并且當用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,在電極表面上形成穩(wěn)定的SEI,在充放電容量、內部電阻等方面改善循環(huán)特性,而且能夠抑制氣體產(chǎn)生。另外,根據(jù)本發(fā)明的一個方式,能夠提供一種使用了該非水電解液用添加劑的非水電解液及使用了該非水電解液的蓄電裝置。附圖說明[0037] 圖1是示意性地表示作為蓄電裝置的一個例子的非水電解液二次電池的一個實施方式的剖面圖。具體實施方式[0038] 以下對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。但是,本發(fā)明并不限定于以下的實施方式。[0039] 一個實施方式所涉及的非水電解液用添加劑包含式(1)所表示的二磺酰胺化合物。[0040] [化學式2][0041][0042] 式(1)中,A表示CmH(2m-n)Zn,m表示1~6的整數(shù),n表示1~12的整數(shù),2m-n為0以上,Z表示鹵素原子。[0043] 本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),式(1)所表示的二磺酰胺化合物顯示出容易受到電化學還原的低LUMO能量,且化學性質穩(wěn)定。本申請的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn),將含有該二磺酰胺化合物的非水電解液用添加劑用于非水電解液,并將該非水電解液用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,該二磺酰胺化合物在初期的充放電時分解,在電極表面上形成穩(wěn)定的SEI而改善循環(huán)特性,而且抑制氣體產(chǎn)生。[0044] 含有式(1)所表示的二磺酰胺化合物的非水電解液用添加劑不僅改善循環(huán)特性,而且抑制氣體產(chǎn)生,其理由雖然并不清楚,但認為如下??烧J為式(1)所表示的二磺酰胺化合物在受到電化學還原時,形成含有許多包含N、S、O、鹵素原子等的極性基團的SEI??烧J為這種含有許多包含N、S、O、鹵素原子等的極性基團的SEI能夠顯示出優(yōu)異的離子傳導率,特別是通過鹵素原子的效果而能夠抑制氣體產(chǎn)生。[0045] 作為式(1)中的A的基團“CmH(2m-n)Zn”具有m個碳原子連結成直鏈狀或分支狀的結構,其兩端的碳原子鍵合于砜基上。n個鹵素原子Z分別鍵合于m個碳原子中的任一個上。m的優(yōu)選的上限為4,更優(yōu)選的上限為2,m的優(yōu)選的下限為1。A優(yōu)選為具有2個以上鹵素原子的亞甲基或亞乙基。[0046] 作為Z所表示的鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、碘原子。其中,從顯示出更低的LUMO值的角度出發(fā),優(yōu)選為氟原子。[0047] 式(1)中,R1表示可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基。[0048] 式(1)中,R2、R3及R4分別獨立地表示氫原子、可具有取代基的苯基、可具有取代基的苯硫基、可具有取代基的苯氧基、可具有取代基的苯氨基、或可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基。[0049] 在作為式(1)中的R1、R2、R3或R4的“經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”、或“可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”中,在2個碳原子之間、1個碳原子與可具有取代基的苯基之間、或1個碳原子與鍵合有R1、R2、R3或R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。此處,在2個碳原子之間存在硫原子等是指2個碳原子經(jīng)由利用共價鍵鍵合于所述2個碳原子上的硫原子(-S-)等而連結。例如,“-CH2-S-CH3”(甲硫基甲基)中所含有的硫原子存在于碳原子數(shù)為2的烷基中的2個碳原子之間。存在于1個碳原子與可具有取代基的苯基之間、或1個碳原子與鍵合有R1、R2、R3或R4的氮原子之間的硫原子等也可進行同樣的解釋。[0050] 作為式(1)中的R1、R2、R3或R4的“可具有取代基的苯基”的例子,可列舉出苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2-乙基苯基、3-乙基苯基、4-乙基苯基、2-氟苯基、3-氟苯基、4-氟苯基、2-氯苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、2-溴苯基、3-溴苯基、4-溴苯基、2,3-二甲基苯基、2,3-二氟苯基、2-甲基-4-氟苯基、2-氨基-5-氟苯基、2-乙基-6-氟苯基、3-乙基-4-甲氧基苯基、3-乙基-5-氟苯基、2,3,5-三甲基苯基、2,4,6-三氟苯基、2,3-二甲基-4-氟苯基、2-溴-3-氟-5-甲基苯基、2-甲氧基-3-氟-6-(二甲基氨基)苯基、2-(甲基氨基)-4-氟-6-甲基苯基、2,3,4,5-四甲基苯基、2,3,4,6-四氟苯基、2,3-二甲基-4,5-二氟苯基、2-乙氧基-3-甲基-4-氟-6-(二甲基氨基)苯基、2-溴-3,5-二氟-6-(二甲基氨基)苯基及2,3,4,5,6-五氟苯基。其中,從形成牢固的SEI的角度出發(fā),R1、R2、R3及R4可分別獨立地為苯基、2-氟苯基、3-氟苯基或4-氟苯基。
[0051] 作為R1、R2、R3或R4的“經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”,例如可列舉出-CH2Ph(芐基)、-CH2CH2Ph(苯乙基)、-CH(CH3)Ph、-CH2CH2CH2Ph(3-苯基丙基)、-CH(CH3)CH2Ph、-CH(Ph)CH2CH3、-CH2CH(CH3)Ph、-CH2(2-FPh)、-CH2(2,3-F2Ph)、-CH2(2,4,6-F3Ph)、-CH2(2,3,4,5-F4Ph)、-CH2(2,3,4,5,6-F5Ph)、-CH2CH-CH(CH3)CH2(4-FPh)、-CH(3-FPh)CH2CH2(3-FPh)、-CHCH3(4-FPh)、-CH2CH2CH2(2-FPh)、-CH2CH(CH3)(3-FPh)、-CH2(3-CH3Ph)、-CH2[2,3-(CH3)2Ph]、-CH2[2,3,4-(CH3)3Ph]、-CH2CH2(4-CH3Ph)、-CH2CH2[2,4-(CH3)2Ph]、-CH2CH2[2,4,6-(CH3)3Ph]、-CH(CH3)(2-CH3Ph)、-CH2CH2CH2(3-CH3Ph)、-CH(CH3)CH2(3-CH3Ph)、-CH(2-CH3Ph)CH2CH3及-CH2CH(CH3)(4-CH3Ph)等苯基烷基。這些基團的表述中,“2-FPh”是指2-氟苯基,“2,3-F2Ph”是指2,3-二氟苯基,“2,4,6-F3Ph”是指2,4,6-三氟苯基,“2,
3,4,5-F4Ph”是指2,3,4,5-四氟苯基,“2,3,4,5,6-F5Ph”是指2,3,4,5,6-五氟苯基。另外,“4-FPh”、“3-CH3Ph”等也同樣地是指4-氟苯基、3-甲基苯基等。
[0052] 在作為式(1)中的R1、R2、R3或R4的“經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”中,作為“可具有取代基的苯基”可具有的取代基的例子,可列舉鹵素原子、-OCH3、-SCH3、-NH2、NHCH3、-N(CH3)2、-CH3、-CH2CH3。苯基可具有的取代基優(yōu)選為鹵素原子、甲基及乙基。若苯基的取代基的碳原子數(shù)變多,則存在對電解液的溶解性下降的可能性。[0053] 尤其,R1也可為選自下述式(2)所表示的基團中的基團。式(2)中,(*)表示與氮原子鍵合的一側。其中,從反應的難易度或性能的角度出發(fā),更優(yōu)選為芐基。[0054] [化學式3][0055][0056] 為作為R2、R3或R4的“可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”,且在烷基中的2個碳原子之間、或者烷基中的1個碳原子與鍵合有R2、R3或R4的氮原子之間存在硫原子的基團,例如可列舉出-SCH3、-SCH2CH3、-SCH2CH2CH3、-SCH(CH3)2、-CH(SCH3)2、-SCH2CH2CH2CH3、-SCH(CH3)CH2CH3及-SCH2CH(CH3)2等烷硫基,以及-CH2SCH3、-CH2SCH2CH3、-CH2CH2SCH3、-CH2SCH2CH2CH3、-CH2CH2SCH2CH3、-CH2CH2CH2SCH3、-CH(SCH3)CH2CH3、-CH(CH3)SCH2CH3、-CH(CH3)CH2SCH3、-CH2SCH(CH3)2及-CH2CH(SCH3)2等烷硫基烷基。[0057] 為作為R2、R3或R4的“可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”,且在烷基中的2個碳原子之間、或者烷基中的1個碳原子與鍵合有R2、R3或R4的氮原子之間存在氧原子的基團,例如可列舉出-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH2CH2CH2CH3、-OCH(CH3)CH2CH3及-OCH2CH(CH3)2等烷氧基,以及-CH2OCH3、-CH2OCH2CH3、-CH2CH2OCH3、-OCH(CH3)2、-CH(OCH3)2、-CH2OCH2CH2CH3、-CH2CH2OCH2CH3、-CH2CH2CH2OCH3、-CH(OCH3)CH2CH3、-CH(CH3)OCH2CH3、-CH(CH3)CH2OCH3、-CH2OCH(CH3)2及-CH2CH(OCH3)2等烷氧基烷基。[0058] 為作為R2、R3或R4的“可經(jīng)可具有取代基的苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基”,且在烷基中的2個碳原子之間、或者烷基中的1個碳原子與鍵合有R2、R3或R4的氮原子之間存在可具有取代基(苯基等)的氨基的基團,例如可列舉出-NHCH3、-NHCH2CH3、-NHCH2CH2CH3、-NHCH(CH3)2、-NHCH2CH2CH2CH3、-NHCH(CH3)CH2CH3、-NHCH2CH(CH3)2、-N(CH3)CH3、-N(CH3)CH2CH3、-N(CH3)CH2CH2CH3、-N(CH3)CH(CH3)2、-N(CH3)CH2CH2CH2CH3、-N(CH3)CH(CH3)CH2CH3及-N(CH3)CH2CH(CH3)2等N-烷基氨基;-CH2NHCH3、-CH2NHCH2CH3、-CH2CH2NHCH3、-CH(NHCH3)2、-CH2NHCH2CH2CH3、-CH2CH2NHCH2CH3、-CH2CH2CH2NHCH3、-CH(CH3)NHCH2CH3、-CH(CH3)CH2NHCH3、-CH2NHCH(CH3)2、-CH2CH(NHCH3)2、-CH2N(CH3)CH3、-CH2N(CH3)CH2CH3、-CH2CH2N(CH3)CH3、-CH(N(CH3)CH3)2、-CH2N(CH3)CH2CH2CH3、-CH2CH2N(CH3)CH2CH3、-CH2CH2CH2N(CH3)CH3、-CH(N(CH3)CH3)CH2CH3、-CH(CH3)N(CH3)CH2CH3、-CH(CH3)CH2N(CH3)CH3、-CH2N(CH3)CH(CH3)2、-CH2CH(N(CH3)CH3)2等烷基氨基烷基;-N(Ph)CH3、-N(Ph)CH2CH3、-N(Ph)CH2CH2CH3、-N(Ph)CH(CH3)2、-N(Ph)CH2CH2CH2CH3、-N(Ph)CH(CH3)CH2CH3、-N(Ph)CH2CH(CH3)2等N-苯基-N-烷基氨基;以及-CH2N(Ph)CH3、-CH2N(Ph)CH2CH3、-CH2CH2N(Ph)CH3、-CH(N(Ph)CH3)2、-CH2N(Ph)CH2CH2CH3、-CH2CH2N(Ph)CH2CH3、-CH2CH2CH2N(Ph)CH3、-CH(N(Ph)CH3)CH2CH3、-CH(CH3)N(Ph)CH2CH3、-CH(CH3)CH2N(Ph)CH3、-CH2N(Ph)CH(CH3)2、-CH2CH(N(Ph)CH3)2等苯氨基烷基。優(yōu)選選自苯基、鹵素原子、甲基及乙基中的基團鍵合于氨基上。若鍵合于氨基上的基團的碳原子數(shù)變多,則存在對電解液的溶解性下降的可能性。[0059] 作為式(1)中的R2、R3或R4的未經(jīng)取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基,例如可列舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、1-甲基乙基、正戊基及正己基。[0060] 式(1)中,R2、R3及R4優(yōu)選分別獨立地為苯基、芐基、苯乙基、3-苯基丙基、單氟苯基、二氟苯基、單氟芐基、二氟芐基、甲基苯基、二甲基苯基、甲基芐基或二甲基芐基,更優(yōu)選分別獨立地為苯基、芐基、單氟苯基或單氟芐基。[0061] 式(1)中,特別優(yōu)選R3與R1為相同的基團且R2與R4為相同的基團。從二磺酰胺化合物的溶解性的角度出發(fā),更優(yōu)選R1及R3均為可具有取代基的苯基且該取代基為碳原子數(shù)為1~2的烷基或鹵素原子,或者R1及R3均為可經(jīng)苯基取代的碳原子數(shù)為1~6的烷基。進一步優(yōu)選R1及R3均為苯基且R2及R4均為氫原子,R1及R3均為苯基且R2及R4均為甲基,R1及R3均為芐基且R2及R4均為甲基,R1及R3均為芐基且R2及R4均為芐基,或者R1及R3均為氟苯基且R2及R4均為氫原子。[0062] 式(1)中,R1及R2可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基。式(1)中,R3及R4也可為進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形1 2 3 4
成環(huán)狀結構的總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基。在作為R 及R 、或R及R的亞烷基中,在2個碳原子之間、或者1個碳原子與鍵合有R1及R2、或R3及R4的氮原子之間,可存在硫原子、氧原子、或可具有取代基的氨基。
[0063] 作為式(1)中的R1及R2可進行連結而形成的“總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基”,例如可列舉出-O-(CH2)2-、-O-(CH2)3-、-O-(CH2)4-、-O-(CH2)5-、-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)2-、-CH2-O-(CH2)3-、-CH2-O-(CH2)4-、-(CH2)2-O-(CH2)2-、-(CH2)2-O-(CH2)3-、-N-(CH2)2-、-N-(CH2)3-、-N-(CH2)4-、-N-(CH2)5-、-CH2-N-CH2-、-CH2-N-(CH2)2-、-CH2-N-(CH2)3-、-CH2-N-(CH2)4-、-(CH2)2-N-(CH2)2-、-(CH2)2-N-(CH2)3-、-N(CH3)-CH2-、-N(CH3)-(CH2)2-、-N(CH3)-(CH2)3-、-N(CH3)-(CH2)4-、-N(CH3)-(CH2)5-、-CH2-N(CH3)-CH2-、-CH2-N(CH3)-(CH2)2-、-CH2-N(CH3)-(CH2)3-、-CH2-N(CH3)-(CH2)4-、-(CH2)2-N(CH3)-(CH2)2-、-(CH2)2-N(CH3)-(CH2)3-、-S-(CH2)2-、-S-(CH2)3-、-S-(CH2)4-、-S-(CH2)5-、-CH2-S-CH2-、-CH2-S-(CH2)2-、-CH2-S-(CH2)3-、-CH2-S-(CH2)4-、-(CH2)2-S-(CH2)2-、-(CH2)2-S-(CH2)3-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-及-(CH2)5-。亞烷基的碳原子數(shù)更優(yōu)選為3~5。在該情況下,“總碳原子數(shù)為2~5的亞烷基”更優(yōu)選為-(CH2)2-O-(CH2)2-、-(CH2)2-NH-(CH2)2-、-(CH2)2-N(CH3)-(CH2)2-、-(CH2)2-S-(CH2)2-、-(CH2)4-或-(CH2)5-。[0064] 式(1)中,R1及R2、或R3及R4可進行連結并與鍵合有它們的氮原子一同形成的環(huán)狀結構優(yōu)選為5元環(huán)或6元環(huán)。若該環(huán)狀結構為4元環(huán)以下,則存在難以制造的情況。該環(huán)狀結構優(yōu)選為哌啶環(huán)、嗎啉環(huán)、硫代嗎啉環(huán)或甲基哌嗪環(huán)。[0065] 作為式(1)所表示的二磺酰胺化合物,例如可列舉出二氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙芐基苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙吡咯烷、二氟甲烷二磺酸雙哌啶、二氟甲烷二磺酸雙嗎啉、二氟甲烷二磺酸雙硫代嗎啉、1,2-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉、二氟甲烷二磺酸雙(1-甲基哌嗪)、1,1-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉、1,1,2-三氟乙烷二磺酸雙嗎啉、1,1,2,2-四氟乙烷二磺酸雙嗎啉、氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺、氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺、氟甲烷二磺酸雙芐基酰胺、氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺、氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺、氟甲烷二磺酸雙芐基苯基酰胺、氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)、氟甲烷二磺酸雙吡咯烷、氟甲烷二磺酸雙哌啶、氟甲烷二磺酸雙嗎啉、氟甲烷二磺酸雙硫代嗎啉、1-氟乙烷二磺酸雙嗎啉、氟甲烷二磺酸雙(1-甲基哌嗪)及1,1-氟乙烷二磺酸雙嗎啉。[0066] 其中,從進一步抑制氣體產(chǎn)生的角度出發(fā),優(yōu)選具有2個以上氟原子的化合物。作為其例子,可列舉出二氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙芐基苯基酰胺、二氟甲烷二磺酸雙(2-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)、二氟甲烷二磺酸雙吡咯烷、二氟甲烷二磺酸雙哌啶、二氟甲烷二磺酸雙嗎啉、二氟甲烷二磺酸雙硫代嗎啉、1,2-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉、二氟甲烷二磺酸雙(1-甲基哌嗪)、1,1-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉、1,1,2-三氟乙烷二磺酸雙嗎啉及1,1,2,2-四氟乙烷二磺酸雙嗎啉。[0067] 作為式(1)所表示的二磺酰胺化合物的制造方法,例如可列舉出如下方法,該方法包括下述步驟:使甲烷二磺酰氯與伯胺或仲胺進行反應而獲得二磺酰胺;以及在氫化鈉存在下,通過鹵化劑來將鹵素原子導入至所獲得的二磺酰胺的亞烷基中。另外,例如作為二氟甲烷二磺酸雙嗎啉的制造方法,可列舉出如下方法,該方法包括下述步驟:使嗎啉與甲烷二磺酰氯進行反應,接著滴加三乙基胺來進行反應,而獲得甲烷二磺酸雙嗎啉;以及之后在氫化鈉存在下,通過鹵化劑來將鹵素原子導入至該甲烷二磺酸雙嗎啉中。在這些制造方法中,根據(jù)需要也能夠使用1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃等反應溶劑。[0068] 由于式(1)所表示的二磺酰胺化合物顯示出容易受到電化學還原的低LUMO能量,因此當在非水電解液中含有包含該化合物的非水電解液用添加劑并用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,能夠在電極表面上形成穩(wěn)定的SEI并改善循環(huán)特性、充放電容量、內部電阻、氣體產(chǎn)生等電池特性。此外,式(1)所表示的二磺酰胺化合物對水分及溫度變化穩(wěn)定,因此包含該化合物的非水電解液用添加劑能夠在室溫下長時間保存。因此,含有該非水電解液用添加劑的非水電解液也能夠經(jīng)受長時間的保存及使用。[0069] 一個實施方式所涉及的非水電解液含有上述非水電解液用添加劑、非水溶劑及電解質。[0070] 關于本實施方式的非水電解液中的非水電解液用添加劑的含量(即,式(1)所表示的二磺酰胺化合物的含量),優(yōu)選的下限為0.005質量%,優(yōu)選的上限為10質量%。此處的含量是將非水溶劑及電解質的總質量設為100質量%時的比例。若非水電解液用添加劑的含量小于0.005質量%,則存在非水電解液二次電池等中通過電極表面上的電化學還原反應來形成穩(wěn)定的SEI的效果相對變小的傾向。若非水電解液用添加劑的含量超過10質量%,則存在非水電解液的粘度上升,難以確保離子的遷移率的傾向。因此,存在難以充分地確保電解液的導電性等,在非水電解液二次電池等蓄電裝置中充放電特性等相對下降的可能性。非水電解液用添加劑的含量的更優(yōu)選的下限為0.01質量%。非水電解液用添加劑(即,式(1)所表示的二磺酰胺化合物)可單獨使用,也可同時使用兩種以上。當同時使用兩種以上的該化合物時,關于這些化合物的總含量,優(yōu)選的下限為0.005質量%,優(yōu)選的上限為10質量%。
[0071] 在非水電解液中,式(1)所表示的二磺酰胺化合物根據(jù)需要可與碳酸亞乙烯酯(C)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺酸內酯(PS)等一般的添加劑組合使用。[0072] 作為構成非水電解液的非水溶劑,從將所獲得的非水電解液的粘度抑制得低等角度出發(fā),優(yōu)選為非質子性溶劑。其中,非水溶劑優(yōu)選為選自由環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、脂肪族羧酸酯、內酯、內酰胺、環(huán)狀醚、鏈狀醚、砜及它們的鹵素衍生物組成的組中的至少一種。其中,可進一步優(yōu)選使用環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯或它們的組合。
[0073] 作為環(huán)狀碳酸酯,例如可列舉出碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯及碳酸亞丁酯。[0074] 作為鏈狀碳酸酯,例如可列舉出碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯。[0075] 作為脂肪族羧酸酯,例如可列舉出乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯及三甲基乙酸甲酯。[0076] 作為內酯,例如可列舉出γ-丁內酯。[0077] 作為內酰胺,例如可列舉出ε-己內酰胺及N-甲基吡咯烷酮。[0078] 作為環(huán)狀醚,例如可列舉出四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二氧戊環(huán)等。[0079] 作為鏈狀醚,例如可列舉出1,2-二乙氧基乙烷及乙氧基甲氧基乙烷。[0080] 作為砜,例如可列舉出環(huán)丁砜。[0081] 作為鹵素衍生物,例如可列舉出4-氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮、4-氯-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮及4,5-二氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮。
[0082] 這些非水溶劑可單獨使用,也可混合多種。[0083] 這些非水溶劑例如可優(yōu)選用于鋰離子電池等非水電解液二次電池、或鋰離子電容器等電氣雙層電容器。[0084] 作為構成非水電解液的電解質,優(yōu)選成為鋰離子的離子源的鋰鹽。其中,電解質優(yōu)選為選自由LiAlCl4、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiAsF6及LiSbF6組成的組中的至少一種。從離解度高,能夠提高電解液的離子傳導率,進而具有通過耐氧化還原特性來抑制由長時間的使用所引起的蓄電裝置的性能劣化的作用等角度出發(fā),電解質更優(yōu)選為LiBF4和/或LiPF6。這些電解質可單獨使用,也可同時使用兩種以上。[0085] 關于非水電解液中的電解質的濃度,優(yōu)選的下限為0.1mol/L,優(yōu)選的上限為2.0mol/L。此處的電解質的濃度是將非水溶劑的體積作為基準的值。若電解質的濃度小于
0.1mol/L,則存在難以充分地確保非水電解液的導電性等,非水電解液二次電池等蓄電裝置中的放電特性及充電特性等相對下降的可能性。若電解質的濃度超過2.0mol/L,則存在粘度上升,難以充分地確保離子的遷移率的傾向。因此,存在難以充分地確保非水電解液的導電性等,非水電解液二次電池等蓄電裝置中的放電特性及充電特性等相對下降的可能性。關于電解質的濃度,更優(yōu)選的下限為0.5mol/L,更優(yōu)選的上限為1.5mol/L。
[0086] 一個實施方式所涉及的蓄電裝置具備非水電解液、正極及負極。作為蓄電裝置的例子,有非水電解液二次電池及電氣雙層電容器。其中,優(yōu)選鋰離子電池及鋰離子電容器。[0087] 圖1是示意性地表示作為蓄電裝置的一個例子的非水電解液二次電池的一個實施方式的剖面圖。圖1中所示的非水電解液二次電池1包括:正極板4,具有正極集電體2及設置于其一面?zhèn)鹊恼龢O活性物質層3;以及負極板7,具有負極集電體5及設置于其一面?zhèn)鹊呢摌O活性物質層6。正極板4與負極板7經(jīng)由非水電解液8及設置于非水電解液8中的隔板9而對置配置。作為非水電解液8,能夠使用上述實施方式所涉及的非水電解液。[0088] 作為正極集電體2及負極集電體5,例如能夠使用由選自鋁、銅、鎳及不銹鋼中的金屬而形成的金屬箔。[0089] 作為用于正極活性物質層3的正極活性物質,優(yōu)選含有鋰的復合氧化物。作為其例子,可列舉出LiMnO2、LiFeO2、LiCoO2、LiMn2O4、Li2FeSiO4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及LiFePO4等含有鋰的復合氧化物。[0090] 作為用于負極活性物質層6的負極活性物質,例如可列舉出能夠吸留、釋放鋰的材料。作為這種材料,可列舉出石墨、無定形碳等碳材料,或氧化銦、氧化硅、氧化錫、氧化鋅及氧化鋰等氧化物材料等。作為負極活性物質,也能夠使用鋰金屬及能夠與鋰形成合金的金屬材料。作為能夠與鋰形成合金的金屬,例如可列舉出Cu、Sn、Si、Co、Mn、Fe、Sb及Ag。也能夠將含有這些金屬與鋰的二元合金或三元合金用作負極活性物質。這些負極活性物質可單獨使用一種,也可混合使用兩種以上。[0091] 作為隔板9,例如能夠使用由聚乙烯、聚丙烯、氟樹脂等構成的多孔膜。[0092] 實施例[0093] 以下列舉實施例來更詳細地說明本發(fā)明,但本發(fā)明并不僅限定于這些實施例。[0094] <非水電解液>[0095] (實施例1)[0096] 二氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺(化合物1)的制備[0097] 向安裝有攪拌機、冷卻管、溫度計及滴液漏斗的200mL容量的四口燒瓶中加入了苯胺10.2g(0.11摩爾)及1,2-二甲氧基乙烷100g。一邊將反應液維持成0℃,一邊經(jīng)20分鐘向其中滴加了溶解于1,2-二甲氧基乙烷10g中的甲烷二磺酰氯10.7g(0.05摩爾)。接著,一邊將反應液維持成相同溫度,一邊經(jīng)1小時滴加了溶解于1,2-二甲氧基乙烷10g中的三乙基胺11.1g(0.11摩爾)。之后,一邊將反應液維持成相同溫度,一邊攪拌8小時,使其進行了反應。
[0098] 反應結束后,對反應液進行了過濾。向所獲得的濾液中添加甲苯100.0g及水50.0g并進行了分液。在25℃下從所獲得的有機層中減壓蒸餾除去溶劑的一部分,并通過過濾來取出了所析出的結晶。對所獲得的結晶進行干燥,由此獲取了甲烷二磺酸雙苯基酰胺(化合物11)11.1g(0.034摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙苯基酰胺的產(chǎn)率為68.0%。[0099] 接著,向安裝有攪拌機、冷卻管、溫度計及滴液漏斗的500mL容量的四口燒瓶中加入了氫化鈉2.6g(0.07摩爾)及四氫呋喃150g。一邊將反應液維持成5℃,一邊經(jīng)20分鐘向其中滴加了溶解于四氫呋喃50g中的甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)。接著,一邊將反應液維持成相同溫度,一邊經(jīng)10分鐘添加了N-氟-N'-(氯甲基)三乙二胺雙(四氟硼酸鹽)23.4g(0.07摩爾)。進一步,一邊將反應液維持成相同溫度,一邊攪拌1小時后,升溫至25℃并攪拌10小時,使其進行了反應。
[0100] 反應結束后,添加乙酸乙酯100g及飽和氯化銨水溶液60g并進行分液,向所獲得的有機層中添加飽和食鹽水50g后進行分液而獲得了有機層。向該有機層中添加硫酸鎂5g并在室溫下攪拌30分鐘后,通過過濾來去除了硫酸鎂。在30℃下從所獲得的濾液中減壓蒸餾除去溶劑的一部分后,滴加庚烷,由此使結晶析出。通過過濾來取出結晶后進行干燥,由此獲取了二氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺(化合物1)8.0g(0.022摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,二氟甲烷二磺酸雙苯基酰胺的產(chǎn)率為73.3%。[0101] 非水電解液的制備[0102] 以濃度成為1.0mol/L的方式,使作為電解質的LiPF6溶解于將碳酸亞乙酯(EC)與碳酸二乙酯(DEC)以EC:DEC=30:70的體積比混合而獲得的混合非水溶劑中。以含量相對于混合非水溶劑與電解質的總質量成為0.5質量%的方式,將作為非水電解液用添加劑的化合物1添加至所獲得的溶液中,從而制備了非水電解液。[0103] (實施例2)[0104] 在“非水電解液的制備”中,將化合物1的含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0105] (實施例3)[0106] 二氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺(化合物2)的制備[0107] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成N-甲基-N-苯基胺11.8g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺(化合物12)13.5g(0.038摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺的產(chǎn)率為76.1%。[0108] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺10.6g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺(化合物2)7.4g(0.019摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺,二氟甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺的產(chǎn)率為63.3%。[0109] (非水電解液的制備)[0110] 在“非水電解液的制備”中,使用化合物2來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0111] (實施例4)[0112] 二氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺(化合物3)的制備[0113] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成N-甲基-N-芐基胺13.3g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺(化合物13)12.9g(0.034摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺的產(chǎn)率為67.5%。[0114] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺11.5g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺(化合物3)7.9g(0.021摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺,二氟甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺的產(chǎn)率為68.8%。[0115] 非水電解液的制備[0116] 使用化合物3來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0117] (實施例5)[0118] 二氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺(化合物4)的制備[0119] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成N,N-二芐基胺21.7g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙二芐基酰胺(化合物14)16.9g(0.032摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙二芐基酰胺的產(chǎn)率為63.2%。[0120] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙二芐基酰胺16.0g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺(化合物4)9.8g(0.018摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙二芐基酰胺,二氟甲烷二磺酸雙二芐基酰胺的產(chǎn)率為61.1%。
[0121] 非水電解液的制備[0122] 使用化合物4來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0123] (實施例6)[0124] 二氟甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)(化合物5)的制備[0125] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成N-4-氟苯基胺12.2g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)(化合物15)11.5g(0.032摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)的產(chǎn)率為63.5%。[0126] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)10.9g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)(化合物5)7.5g(0.021摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺),二氟甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)的產(chǎn)率為69.0%。[0127] 非水電解液的制備[0128] 使用化合物5來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0129] (實施例7)[0130] 二氟甲烷二磺酸雙嗎啉(化合物6)的制備[0131] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成嗎啉9.6g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙嗎啉(化合物16)12.9g(0.041摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為82.1%。[0132] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙嗎啉9.4g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙嗎啉(化合物6)5.3g(0.015摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙嗎啉,二氟甲烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為50.0%。
[0133] 非水電解液的制備[0134] 使用化合物6來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0135] (實施例8)[0136] 二氟甲烷二磺酸雙哌啶(化合物7)的制備[0137] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成哌啶9.4g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙哌啶(化合物17)10.9g(0.035摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙哌啶的產(chǎn)率為70.2%。[0138] 將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙哌啶9.3g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙哌啶(化合物7)5.9g(0.019摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙哌啶,二氟甲烷二磺酸雙哌啶的產(chǎn)率為63.4%。[0139] 非水電解液的制備[0140] 使用化合物7來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0141] (實施例9)[0142] 二氟甲烷二磺酸雙吡咯烷(化合物8)的制備[0143] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成吡咯烷7.8g(0.11摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙吡咯烷(化合物18)9.2g(0.033摩爾)。相對于甲烷二磺酰氯,甲烷二磺酸雙吡咯烷的產(chǎn)率為65.2%。
[0144] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成甲烷二磺酸雙吡咯烷8.5g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了二氟甲烷二磺酸雙吡咯烷(化合物8)5.1g(0.018摩爾)。相對于甲烷二磺酸雙吡咯烷,二氟甲烷二磺酸雙吡咯烷的產(chǎn)率為60.2%。
[0145] 非水電解液的制備[0146] 使用化合物8來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0147] (實施例10)[0148] 1,2-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物9)的制備[0149] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成嗎啉9.6g(0.11摩爾),并將甲烷二磺酰氯10.7g(0.05摩爾)變更成乙烷二磺酰氯11.4g(0.05摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物19)10.2g(0.031摩爾)。相對于乙烷二磺酰氯,乙烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為62.1%。[0150] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成乙烷二磺酸雙嗎啉9.9g(0.03摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了1,2-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物9)6.0g(0.016摩爾)。相對于乙烷二磺酸雙嗎啉,1,2-二氟乙烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為54.9%。
[0151] 非水電解液的制備[0152] 使用化合物9來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。[0153] (實施例11)[0154] 1,1,2,2-四氟乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物10)的制備[0155] 將苯胺10.2g(0.11摩爾)變更成嗎啉9.6g(0.11摩爾),并將甲烷二磺酰氯10.7g(0.05摩爾)變更成乙烷二磺酰氯11.4g(0.05摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物19)10.6g(0.032摩爾)。相對于乙烷二磺酰氯,乙烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為64.6%。[0156] 接著,將甲烷二磺酸雙苯基酰胺9.8g(0.03摩爾)變更成乙烷二磺酸雙嗎啉9.9g(0.03摩爾),并將N-氟-N'-(氯甲基)三乙二胺雙(四氟硼酸鹽)23.4g(0.07摩爾)變更成46.8g(0.13摩爾),除此以外,通過與實施例1相同的方法獲取了1,1,2,2-四氟乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物10)6.9g(0.017摩爾)。相對于乙烷二磺酸雙嗎啉,1,1,2,2-四氟乙烷二磺酸雙嗎啉的產(chǎn)率為57.4%。
[0157] 非水電解液的制備[0158] 使用化合物10來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1的“非水電解液的制備”相同的方式制備了非水電解液。
[0159] (比較例1)[0160] 在“非水電解液的制備”中未添加化合物1,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0161] (比較例2)[0162] 通過與實施例1相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙苯基酰胺(化合物11)。[0163] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙苯基酰胺(化合物11)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。
[0164] (比較例3)[0165] 通過與實施例3相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺(化合物12)。[0166] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙甲基苯基酰胺(化合物12)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0167] (比較例4)[0168] 通過與實施例4相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺(化合物13)。[0169] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙甲基芐基酰胺(化合物13)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0170] (比較例5)[0171] 通過與實施例5相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙二芐基酰胺(化合物14)。[0172] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙二芐基酰胺(化合物14)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0173] (比較例6)[0174] 通過與實施例6相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)(化合物15)。[0175] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙(4-氟苯基酰胺)(化合物15)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0176] (比較例7)[0177] 通過與實施例7相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙嗎啉(化合物16)。[0178] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙嗎啉(化合物16)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0179] (比較例8)[0180] 通過與實施例8相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙哌啶(化合物17)。[0181] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙哌啶(化合物17)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0182] (比較例9)[0183] 通過與實施例9相同的方法獲取了甲烷二磺酸雙吡咯烷(化合物18)。[0184] 在“非水電解液的制備”中,使用甲烷二磺酸雙吡咯烷(化合物18)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0185] (比較例10)[0186] 通過與實施例10記載的方法相同的方法獲取了乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物19)。[0187] 在“非水電解液的制備”中,使用乙烷二磺酸雙嗎啉(化合物19)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0188] (比較例11)[0189] 準備了TokyoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造的1,3-丙烷磺酸內酯(PS)(化合物20)。[0190] 在“非水電解液的制備”中,使用1,3-丙烷磺酸內酯(PS)(化合物20)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。
[0191] (比較例12)[0192] 準備了TokyoChemicalIndustryCo.,Ltd.制造的碳酸亞乙烯酯(C)(化合物21)。
[0193] 在“非水電解液的制備”中,使用碳酸亞乙烯酯(C)(化合物21)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。[0194] (比較例13)[0195] 氟代碳酸乙烯酯(FEC)(化合物22)使用了TokyoChemicalIndustryCo.,Ltd.的產(chǎn)品。[0196] 在“非水電解液的制備”中,使用氟代碳酸乙烯酯(FEC)(化合物22)來代替化合物1,并將其含量設為1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式制備了非水電解液。
[0197] <評價>[0198] 對實施例及比較例中所獲得的化合物1~化合物22及含有這些化合物的非水電解液進行了以下的評價。[0199] (LUMO能量)[0200] 通過使用了高斯(Gaussian)03軟件的半經(jīng)驗分子軌道計算來求出了實施例中所使用的化合物1~化合物10及比較例中所使用的化合物11~化合物22的LUMO(最低未占分子軌道)能量。將通過軌道計算所獲得的化合物1~化合物22的LUMO能量示于表1中。[0201][0202] 根據(jù)表1,式(1)所表示的二磺酰胺化合物(化合物1~化合物10)的LUMO能量為-0.88e~0.07e,其與比較例中所使用的不具有氟原子的二磺酰胺化合物(化合物11~化合物19)的-0.71e~0.36e相比,為整體上低的值。
[0203] 以化合物1~化合物10為代表的式(1)所表示的二磺酰胺化合物的LUMO能量低于作為非水電解液的一般的溶劑的LUMO能量的約1.0e~約2.0e(例如,環(huán)狀碳酸酯及鏈狀碳酸酯的LUMO能量約為1.2e)。因此,當將含有式(1)所表示的二磺酰胺化合物作為添加劑的非水電解液用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,化合物1~化合物10的電化學還原比非水電解液的溶劑先發(fā)生,而在電極上形成SEI,因此能夠抑制電解液中的溶劑分子的分解。其結果,難以在電極上形成顯示出高電阻的溶劑的分解覆膜,能夠提高電池特性。[0204] (穩(wěn)定性的評價)[0205] 針對實施例中所使用的化合物1~化合物10及比較例中所使用的化合物20~化合物22,以添加至非水電解液中之前的結晶的狀態(tài),在溫度40±2℃、濕度75±5%的恒溫恒濕下進行了90天的保存試驗。通過高效液相色譜法(HPLC)來分析保存前后的各化合物,將所獲得的色譜圖中的各化合物的峰值面積率視為純度,并根據(jù)保存試驗前后的純度變化(保存試驗前后的純度的差)來評價了保存試驗后的穩(wěn)定性。純度變化小表示化合物的分解率小。通過以下的標準來評價了各化合物的穩(wěn)定性。將結果示于表2中。[0206] A:保存試驗前后的純度變化小于2.0%[0207] B:保存試驗前后的純度變化為2.0%以上且小于5.0%[0208] C:保存試驗前后的純度變化為5.0%以上[0209] [表2][0210][0211] 如表2所示,可認為在保存試驗中,比較例中所使用的1,3-丙烷磺酸內酯(PS)、碳酸亞乙烯酯(C)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)的一部分分解,穩(wěn)定性差。另一方面,實施例中所使用的化合物1~化合物10幾乎無變化,對水分及溫度變化穩(wěn)定。[0212] (電池的制作)[0213] 將作為正極活性物質的LiMn2O4及作為導電性賦予劑的碳黑進行了干式混合。使混合物均勻地分散于溶解有作為粘結劑的聚偏二氟乙烯(PDF)的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,制作了漿料。將所獲得的漿料涂布于成為正極集電體的鋁金屬箔(方形,厚度為20μm)上。使NMP從涂膜中蒸發(fā),由此制作了正極片。所獲得的正極片中的固體成分比例以質量比計,設為了正極活性物質:導電性賦予劑:PDF=80:10:10。[0214] 作為負極片,使用了市售的涂布有石墨的電極片(寶泉公司制造,商品名稱:電極片負極單層)。[0215] 在各實施例及各比較例中所獲得的非水電解液中,使負極片與正極片經(jīng)由由聚乙烯構成的隔板而層疊,從而制作了圓筒型二次電池。[0216] (放電容量維持率及內部電阻比的測定)[0217] 針對所獲得的各圓筒型二次電池,在25℃下,將充電速率設為0.3C、將放電速率設為0.3C、將充電終止電壓設為4.2及將放電終止電壓設為2.5來進行了充放電循環(huán)試驗。將200次循環(huán)后的放電容量維持率(%)及內部電阻比示于表3中。
[0218] 所謂200次循環(huán)后的“放電容量維持率(%)”是指將200次循環(huán)試驗后的放電容量(mAh)除以10次循環(huán)試驗后的放電容量(mAh)所得的值乘以100而算出的值。所謂200次循環(huán)后的“內部電阻比”是指以相對值表示的將循環(huán)試驗前的電阻設為1時的200次循環(huán)試驗后的電阻。[0219] [表3][0220][0221] 根據(jù)表3可知,在循環(huán)試驗時,與使用了比較例1或比較例11~比較例13的非水電解液的圓筒型二次電池相比,使用了含有化合物1~化合物10作為非水電解液用添加劑的實施例1~實施例11的非水電解液的圓筒型二次電池顯示出高放電容量維持率。進一步可知,與使用了含有不具有氟原子的化合物11~化合物19的二磺酰胺化合物的非水電解液的二次電池相比,使用了實施例1~實施例11的非水電解液的圓筒型二次電池也顯示出高放電容量維持率。根據(jù)這些結果可知,當將含有實施例的化合物1~化合物10作為非水電解液用添加劑的非水電解液用于非水電解液二次電池等時,與含有通常所使用的環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯等的非水電解液相比,在非水電解液二次電池等的電極表面上形成對充放電循環(huán)的穩(wěn)定性高的SEI。此外,實施例1~實施例11的內部電阻比小,因此可知化合物1~化合物10能夠抑制由循環(huán)試驗所引起的內部電阻的增加。[0222] (氣體產(chǎn)生試驗)[0223] 準備了與循環(huán)試驗中所使用的電池不同的、含有實施例及比較例的各非水電解液的相同結構的非水電解液二次電池。對該電池重復2個循環(huán)的如下操作來使電池穩(wěn)定:在25℃下,以相當于0.2C的電流充電至4.2為止,之后,以相當于0.2C的電流放電至3為止。[0224] 接著,將充電速率設為0.3C而再次將電池充電至4.2為止后,在60℃的環(huán)境下將電池放置了168小時。之后,將電池冷卻至室溫。通過阿基米德(archimedes)法來測定了放置后的電池中的氣體產(chǎn)生量。將結果示于表4中。[0225] [表4][0226][0227] 根據(jù)表4的結果可知,在氣體產(chǎn)生抑制效果方面,式(1)所表示的二磺酰胺(化合物1~化合物10)優(yōu)于比較例的化合物(化合物11~化合物19)。
[0228] 根據(jù)表1~表4的結果可知,化合物1~化合物10的保存穩(wěn)定性優(yōu)異,并且當用于非水電解液二次電池等蓄電裝置時,在電極表面上形成穩(wěn)定的SEI,在循環(huán)特性及氣體產(chǎn)生方面能夠改善電池特性。[0229] 工業(yè)實用性[0230] 本發(fā)明能夠提供一種能夠改善壽命及容量等電池特性的非水電解液用添加劑。另外,根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種使用了該非水電解液用添加劑的非水電解液及使用了該非水電解液的蓄電裝置。[0231] 附圖標記說明[0232] 1…非水電解液二次電池、2…正極集電體、3…正極活性物質層、4…正極板、5…負極集電體、6…負極活性物質層、7…負極板、8…非水電解液、9…隔板。
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我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)