二次电池用电解液、二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备的制作方法
本技术涉及用于二次电池的电解液，使用该电解液的二次电池，各自使用该二次电池的电池组、电动车辆、蓄电系统(electric power storage system)、电动工具(electric power tool)、和电子设备。
背景技术：
各种电子设备如移动式电话和个人数字助理(PDA)已经得到广泛应用，但是要求其进一步降低电子设备的大小和重量以及实现它们更长的寿命。因此，已经将具有实现高能量密度的能力的电池，特别是小且轻量的二次电池开发为用于电子设备的电源。
二次电池的应用不限于上述的电子设备，并且还考虑了将二次电池应用于各种其他应用。这些其他应用的实例可以包括：可附接并且可拆卸地安装在例如电子设备上的电池组；电动车辆如电动汽车；蓄电系统如家庭电力服务器；以及电动工具如电钻。
为了获得电池容量，提出利用各种充电和放电原理的二次电池。具体地，已经将注意力集中在利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池或利用电极反应物的沉淀和溶解的二次电池，这使得可以实现比其他电池如铅-酸电池和镍-镉电池高的能量密度。
二次电池包括正极、负极和非水电解液。非水电解液包含非水溶剂和电解质盐。非水电解液的组成对电池特性具有很大影响。因此，对非水电解液的组成进行了多种研究。
更确切地，为了实现高温环境下优异的电荷存储特性，将锂盐如双(氟磺酰基)酰亚胺锂用作电解质盐，并将有机溶剂如氟化环状碳酸酯用作非水溶剂(例如，参考专利文献1至6)。另外，例如，可以将乙腈用作非水溶剂(例如，参考非专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-129449号公报
专利文献2：日本特表平08-511274号公报
专利文献3：日本特开2004-165151号公报
专利文献4：日本特开2009-070636号公报
专利文献5：日本特表2001-519589号公报
专利文献6：日本特开2013-016456号公报
非专利文献
非专利文献1：Unusual Stability of Acetonitrile-Based Superconcentrated Electrolytes for Fast-Charging Lithium-Ion Batteries,Yuki Yamada et al.,JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,2014,136(13),pp 5039-5046
技术实现要素：
电子设备和其他设备由于其较高的性能和更多的多功能而被更加频繁地使用。因此，二次电池趋向于频繁充电和放电。为此，仍有空间来改善二次电池的电池特性。
所以期望提供二次电池用电解液、二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具、电子设备，其中的每个使得可以实现优异的电池特性。
根据本技术的一个实施方式的二次电池用电解液包含：由式(1)表示的化合物；由式(2)表示的化合物和由式(3)表示的化合物中的一种或两者；和由式(4)-式(9)表示的化合物中的一种或多种。非水电解液中由式(1)表示的化合物的含量在2.5mol/dm3至6mol/dm3的范围内。
M+[(Z1Y1)(Z2Y2)N]-…(1)
(M是金属元素，Z1和Z2各自是氟基(-F)、一价烃基、和一价氟化烃基中的一种，Z1和Z2中的一个或两者是氟基和一价氟化烃基中的一种，Y1和Y2各自是磺酰基(-S(＝O)2-)和羰基(-C(＝O)-)中的一种。)
R1-CN…(2)
(R1是一价烃基。)
R2-X-CN…(3)
(R2是一价烃基，并且X是其中一个或多个醚键(-O-)和一个或多个二价烃基以任意顺序结合的基团。)
[化学式1]
(其中，R3和R4各自是氢基(-H)和一价烃基中的一种，R5至R8各自是氢基、一价饱和烃基、和一价不饱和烃基中的一种，R5至R8中的一个或多个是一价不饱和烃基，R9是由>CR10R11表示的基团，并且R10和R11各自是氢基和一价烃基中的一种。)
[化学式2]
(其中，R12至R15各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，R12至R15中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种，R16至R21各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，并且R16至R21中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种。)
R22-(CN)n…(9)
(其中，R22是n价烃基，并且n是2或更大的整数。)
根据本技术的一个实施方式的二次电池包括：正极、负极、和非水电解液，并且非水电解液具有与根据本技术的上述实施方式的二次电池用电解液的构造类似的构造。
进一步地，根据本技术的实施方式的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具、和电子设备各自包括二次电池，且二次电池具有与根据本技术的上述实施方式的二次电池的构造类似的构造。
根据本技术的实施方式的二次电池用电解液或二次电池、非水电解液包含上述构造，这使得可以实现优异的电池特性。此外，在本技术的实施方式的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具、或电子设备中，可实现类似的效果。应注意此处所描述的效果是非限制性的。通过本技术实现的效果可以是本技术中所描述的效果中的一种或多种。
附图说明
[图1]是根据本技术的一个实施方式的二次电池(圆柱型)的构造的截面图。
[图2]是图1所示的螺旋卷绕电极体的一部分的放大截面图。
[图3]是用于描述绝缘材料的位置的第一模式的截面图。
[图4]是用于描述绝缘材料的位置的第二模式的截面图。
[图5]是用于描述绝缘材料的位置的第三模式的截面图。
[图6]是根据本技术的一个实施方式的另一种二次电池(层压膜型)的构造的透视图。
[图7]是沿图6所示的螺旋卷绕电极体的线VII-VII截取的截面图。
[图8]是二次电池的应用实例(电池组：单电池)的构造的透视图。
[图9]是示出了图8所示的电池组的构造的框图。
[图10]是示出了二次电池的应用实例(电池组：组装电池)的构造的框图。
[图11]是示出了二次电池的应用实例(电动车辆)的构造的框图。
[图12]是示出了二次电池的应用实例(蓄电系统)的构造的框图。
[图13]是示出了二次电池的应用实例(电动工具)的构造的框图。
具体实施方式
以下参考附图详细描述本技术的一些实施方式。应注意以以下顺序给出描述。
1.二次电池用电解液
2.二次电池
2-1.锂离子二次电池
2-1-1.圆柱型
2-1-2.层压膜型
2-2.锂金属二次电池
3.二次电池的应用
3-1.电池组(单电池)
3-2.电池组(组合电池)
3-3.电动车辆
3-4.蓄电系统
3-5.电动工具
<1.二次电池用电解液>
首先，给出本技术的二次电池用电解液(下文中也简单称为“电解液”)的描述。
[电解液的组成]
此处所描述的电解液可以用于例如但不限于二次电池。
电解液同时包含具有磺酰基酰亚胺结构的第一化合物、具有乙腈结构的第二化合物、和具有反应基团如不饱和烃基的第三化合物。
[第一化合物]
第一化合物包含由式(1)表示的化合物中的一种或多种。第一化合物是具有阳离子(M+)和阴离子([(Z1Y1)(Z2Y2)N]-)的盐。因此，第一化合物可以用作二次电池中的电解质盐的一部分。
M+[(Z1Y1)(Z2Y2)N]-…(1)
(其中，M是金属元素，Z1和Z2各自是氟基(-F)、一价烃基、和一价氟化烃基中的一种，Z1和Z2中的一个或两者是氟基和一价氟化烃基中的一种，Y1和Y2各自是磺酰基(-S(＝O)2-)和羰基(-C(＝O)-)中的一种。)
只要M是金属元素中的一种，则M的种类不受特别的限制。M的非限制性实例可以包括碱金属元素和碱土金属元素。
具体地，M可以优选地是碱金属元素，这使得可以实现较高的能量密度。碱金属元素的实例可以包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、和铯(Cs)。具体地，锂可以是优选的。
碱金属元素可以优选地是与电极反应物相同的种类。这使得可以实现较高的能量密度。电极反应物是与电极反应相关的材料，并可以是例如锂二次电池中的锂。因此，用于锂二次电池的M(碱金属元素)的种类可以优选地是锂。
Z1和Z2的种类不受特别的限制，只要Z1和Z2各自是氟基、一价烃基、和一价氟化烃基中的一种。Z1和Z2可以是相同种类的基团或不同种类的基团。
一价烃基是由碳(C)和氢(H)构成的一价基团的总称，并可以具有直链结构或具有一个或多个侧链的支链结构。一价饱和烃基可以是具有不饱和键的饱和烃基、或具有一个或多个不饱和键的不饱和烃基。应注意不饱和键可以是碳碳双键(>C＝C<)和碳碳三键(-C≡C-)中的一种或两者。
一价烃基可以是例如烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、和其中它们的两种或更多种结合成一价的基团中的一种。换句话说，一价饱和烃基可以是例如烷基、环烷基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团。一价不饱和烃基的非限制性实例可以包括烯基、炔基、芳基、包含它们中的一个或多个的基团、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团。
应注意关于一价烃基其中结合了两种或更多种的基团的非限制性实例可以包括其中结合了烷基和烯基的基团、其中结合了烷基和炔基的基团、其中结合了烯基和炔基的基团、其中结合了烷基和环烷基的基团、和其中结合了烷基和芳基的基团。
关于一价饱和烃基其中结合了两种或更多种的基团的非限制性实例可以包括其中烷基和环烷基结合成一价的基团。
关于一价不饱和烃基包含一种或多种的基团的非限制性实例可以包括其中烷基和烯基结合成一价的基团。此外，其中结合了两种或更多种的基团的非限制性实例可以包括其中烯基和炔基结合成一价的基团。
烷基的非限制性具体实例可以包括甲基(-CH3)、乙基(-C2H5)、丙基(-C3H7)、正丁基(-C4H8)、和叔丁基(-C(CH3)2-CH3)。烯基的非限制性具体实例可以包括乙烯基(-CH＝CH2)和烯丙基(-CH2-CH＝CH2)。炔基的非限制性具体实例可以包括乙炔基(-C≡CH)。环烷基的非限制性具体实例可以包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、和环辛基。芳基的非限制性具体实例可以包括苯基和萘基。其中结合了两种或更多种的基团的非限制性具体实例包括其中结合了甲基和乙炔基的基团、其中结合了乙烯基和乙炔基的基团、其中结合了甲基和环丙基的基团、和其中结合了甲基和苯基的基团。
一价氟化烃基是其中上述一价烃基中的一个或多个氢基(-H)被氟基(-F)取代的基团。
一价氟化烃基的非限制性实例可以包括氟化烷基、氟化烯基、氟化炔基、氟化环烷基、氟化芳基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团。
氟化烷基的非限制性具体实例可以包括氟甲基(-CH2F)、二氟甲基(-CHF2)、全氟甲基(-CF3)、全氟乙基(-C2F5)、全氟丙基(-C3F7)、全氟正丁基(-C4F8)、和全氟叔丁基(-C(CF3)2-CF3)。氟化烯基的非限制性具体实例可以包括全氟乙烯基(-CF＝CF2)和全氟烯丙基(-CF2-CF＝CF2)。氟化炔基的非限制性具体实例可以包括全氟乙炔基(-F≡CF)。氟化环烷基的非限制性具体实例可以包括全氟环丙基、全氟环丁基、全氟环戊基、全氟环己基、全氟环庚基、和全氟环辛基。氟化芳基的非限制性具体实例可以包括全氟苯基和全氟萘基。
具体地，氟化烷基、氟化烯基、氟化炔基、氟化环烷基、和氟化芳基中的每种可以优选地是全氟基团，且全氟烷基可以是更优选的，其容易协同，且使得可以容易实现之后描述的协同效果。
一价烃基和一价氟化烃基中的每种的碳原子数不受特别的限制，但是具体地，可以优选地是碳原子数不会太多。这使得可以改善第一化合物的溶解度、相容性、和其他性质。更确切地，氟化烷基中的碳原子数可以优选地是1至4。氟化烯基和氟化炔基中的每种的碳原子数可以优选地是2至4。氟化环烷基和氟化芳基中的每种的碳原子数可以优选地是6至12。
然而，Z1和Z2中的一种或两者是氟基和一价氟化烃基中的一种，一价氟化烃基容易协同且使得可以容易地实现之后描述的协同效果。因此，在Z1和Z2中的一种是一价烃基的情况下，另一种是氟基和一价氟化烃基中的一种。换句话说，Z1和Z2不都是一价烃基。
Y1和Y2各自的种类不受特别的限制，只要Y1和Y2各自是磺酰基和羰基中的一种。Y1和Y2可以是相同种类的基团或不同种类的基团。
第一化合物的非限制性具体实例可以包括双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)2)、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(CF3SO2))、(氟磺酰基)(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(C2F5SO2))、(氟磺酰基)(九氟丁基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(C4F9SO2))、(氟磺酰基)(苯基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(C6H5SO2))、(氟磺酰基)(五氟苯基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(C6F5SO2))、和(氟磺酰基)(乙烯基磺酰基)酰亚胺锂(LiN(FSO2)(C2F3SO2))。
为了实现之后描述的协同效应，包含在电解液中的第一化合物连同第二化合物和第三化合物的含量必须在特定范围内。更确切地，电解液中的第一化合物的含量在2.5mol/dm3至6mol/dm3的范围内(2.5mol/l至6mol/l)，并可以优选地在3mol/dm3至6mol/dm3的范围内(3mol/l至6mol/l)。
[第二化合物]
第二化合物包含由式(2)表示的化合物和由式(3)表示的化合物中的一种或两者。然而，第二化合物可以包含由式(2)表示的化合物中的两种或更多种。第二化合物可以以类似的方式包含由式(3)表示的化合物。
R1-CN…(2)
(其中，R1是一价烃基。)
R2-X-CN…(3)
(其中，R2是一价烃基，并且X是其中一个或多个醚键(-O-)和一个或多个二价烃基以任意顺序结合的基团。)
由式(1)表示的化合物是不具有醚键的单腈化合物(不含氧的单腈化合物)。R1的种类不受特别的限制，只要R1是一价烃基中的一种。以下描述了一价烃基的细节。
不含氧的单腈化合物的非限制性具体实例可以包括乙腈(CH3CN)、丙腈(C3H7CN)、和丁腈(C4H9CN)。
由式(2)表示的化合物是具有醚键的单腈化合物(含氧的单腈化合物)。R2的种类不受特别的限制，只要R2是一价烃基中的一种。以下描述了一价烃基的细节。
二价烃基是由碳和氢构成的二价基团的总称，并可以具有直链结构或具有一个或多个侧链的支链结构。二价烃基的非限制性实例可以包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚环烷基、亚芳基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团。应注意其中结合了两种或更多种的基团的非限制性实例可以包括其中结合了亚烷基和亚烯基的基团、其中结合了烷基和亚炔基的基团、其中结合了亚烯基和亚炔基的基团、其中结合了亚烷基和亚环烷基的基团、和其中结合了亚烷基和亚芳基的基团。
亚烷基的非限制性具体实例可以包括亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-C2H4-)、亚丙基(-C3H6-)、亚正丁基(-C4H8-)、和亚叔丁基(-C(CH3)2-CH2-)。亚烯基的非限制性具体实例可以包括亚乙烯基(-CH＝CH-)和亚芳基(-CH2-CH＝CH-)。亚炔基的非限制性具体实例可以包括亚乙炔基(-C≡C-)。亚环烷基的非限制性具体实例可以包括亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基、亚环庚基、和亚环辛基。亚芳基的非限制性具体实例可以包括亚苯基和亚萘基。其中结合了两种或更多种的基团的非限制性具体实例包括其中结合了亚甲基和亚乙炔基的基团、其中结合了亚乙烯基和亚乙炔基的基团、其中结合了亚甲基和亚环丙基的基团、和其中结合了亚甲基和亚苯基的基团。
二价烃基中的碳原子数不受特别的限制，但是可以优选地是碳原子数不会太大。这使得可以改善第二化合物的溶解度、相容性、和其他性质。更确切地，亚烷基中的碳原子数可以优选地是1至4。亚烯基和亚炔基中的每种的碳原子数可以优选地是2至4。亚环烷基和亚芳基中的每种的碳原子数可以优选地是6至12。
X的种类不受特别的限制，只要X是其中以任意顺序结合了一个或多个醚键和一个或多个二价烃基的基团。换句话说，包含在X中的醚键数可以是1或更大。类似地，包含在X中的二价烃基数可以是1或更大。在二价烃基数是2或更大的情况下，两个或更多个烃基可以是相同种类的基团或不同种类的基团。很明显两个或更多个二价烃基中的一些可以是相同种类的基团。由于可以以任意顺序结合醚键和二价烃基，所以可以结合醚键，可以结合二价烃基，或可以结合醚键和二价烃基。
具体地，X可以优选地是由-O-Y-表示的基团(其中Y是二价烃基)，其容易协同，并使得可以容易地实现之后描述的协同效果。以下描述了二价烃基的细节。然而，在此处描述的X(-O-Y-)中，醚键(-O-)结合至R2，以及Y结合至氰基(-CN)。
X的非限制性具体实例可以包括-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-O-、和-O-C2H5-。
含氧的单腈化合物的非限制性具体实例可以包括甲氧基乙腈(CH3-O-CH2-CN)、乙氧基乙腈(C2H5-O-CH2-CN)、和丙氧基乙腈(C3H7-O-CH2-CN)。
电解液中的第二化合物的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如20wt％至100wt％的范围内，这使得可以容易实现之后描述的协同效果。
应注意在第二化合物包含不含氧的单腈化合物和含氧的单腈化合物两者的情况下，第二化合物的上述含量是不含氧的单腈化合物的含量和含氧的单腈化合物的含量的总和。在下文中，含量是指总含量。
[第三化合物]
第三化合物包含不饱和的环状碳酸酯、卤化环状碳酸酯、和多腈化合物中的一种或多种。然而，第三化合物可以包含不饱和的环状碳酸酯中的两种或更多种。类似地，第三化合物可以包含卤化环状碳酸酯中的两种或更多种或多腈化合物中的两种或更多种。
不饱和的环状碳酸酯包含由式(4)至式(6)表示的化合物中的一种或多种。不饱和的环状碳酸酯是具有一个或多个不饱和键(碳碳双键)的环状碳酸酯。
[化学式3]
(其中，R3和R4各自是氢基(-H)和一价烃基中的一种，R5至R8各自是氢基、一价饱和烃基、和一价不饱和烃基中的一种，R5至R8中的一个或多个是一价不饱和烃基，R9是由>CR10R11表示的基团，并且R10和R11各自是氢基和一价烃基中的一种。)
由式(4)表示的化合物是碳酸亚乙烯酯类化合物。R3和R4各自的种类不受特别的限制，只要R3和R4各自是氢基和一价烃基中的一种。以下描述了一价烃基的细节。R3和R4可以是相同种类的基团或不同种类的基团。
碳酸亚乙烯酯类化合物的非限制性具体实例可以包括碳酸亚乙烯酯(1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸甲基亚乙烯酯(4-甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、碳酸乙基亚乙烯酯(4-乙基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮)、4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4,5-二乙基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-氟-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮、和4-三氟甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮。具体地，碳酸亚乙烯酯可以是优选的，其是容易协同的。
由式(5)表示的化合物是碳酸乙烯基亚乙酯类化合物(vinyl ethylene carbonate-based compound)。R5至R8各自的种类不受特别的限制，只要R5至R8各自是氢基、一价饱和烃基、和一价不饱和烃基中的一种。一价饱和烃基和一价不饱和烃基的细节如上所述。然而，R5至R8中的一个或多个是一价不饱和烃基，因为碳酸乙烯基亚乙酯类化合物必需含有一个或多个不饱和键(碳碳双键)。R5至R8可以是相同种类的基团或不同种类的基团。此外，R5至R8中的一些可以是相同种类的基团。
碳酸乙烯基亚乙酯类化合物的非限制性具体实例可以包括碳酸乙烯基亚乙酯(4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮)、4-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-正丙基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、5-甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮、和4,5-二乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮。具体地，碳酸乙烯基亚乙酯可以是优选的，其是容易协同的。
由式(6)表示的化合物是碳酸亚甲基亚乙酯类化合物。R9的种类不受特别的限制，只要R9是由>CR10R11表示的基团。一价烃基的细节如上所述。R10和R11可以是相同种类的基团或不同种类的基团。
碳酸亚甲基亚乙酯的非限制性具体实例可以包括碳酸亚甲基亚乙酯(4-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮)、4,4-二甲基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、和4,4-二乙基-5-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮。
另外，不饱和的环状碳酸酯的非限制性实例可以包括含有两个亚甲基的化合物和含有苯环的邻苯二酚碳酸酯。含有两个亚甲基的化合物是在式(6)中具有取代>C＝R9的>C＝CH2、和取代>CH2的>C＝CH2的化合物。
电解液中的不饱和环状碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在包含不饱和的环状碳酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至20wt％的范围内。
卤代环状碳酸酯包含由式(7)表示的化合物和由式(8)表示的化合物中的一种或多种。卤代碳酸酯是具有一个或多个卤素基团的碳酸酯。
[化学式4]
(其中，R12至R15各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，R12至R15中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种，R16至R21各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，并且R16至R21中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种。)
由式(7)表示的化合物是卤代环状碳酸酯。R12至R15各自的种类不受特别的限制，只要R12至R15各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种。一价烃基的细节如上所述。然而，R12至R15中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种，因为卤代环状碳酸酯必需含有一个或多个卤素基团。R12至R15可以是相同种类的基团或不同种类的基团。R12至R15中的一些可以是相同种类的基团。
一价卤化烃基是其中上述一价烃基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。卤素基团的种类不受特别的限制，但可以是例如氟基、氯基(-Cl)、溴基(-Br)、和碘基(-I)中的一种。具体地，氟基可以是优选的，其是容易协同的，并使得可以容易实现之后所描述的协同效果。应注意卤素基团数可以比1更优选地是2，并可以是3或更大，这使得可以实现更好的效果。
一价卤化烃基的非限制性实例可以包括卤化烷基、卤化烯基、卤化炔基、卤化环烷基、卤化芳基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团。
卤化烷基中的氟化烷基、氟化烯基、氟化炔基、氟化环烷基、和氟化芳基的具体实例如上所述。氯化烷基、溴化烷基、和碘化烷基的具体实例分别是氟化烷基的上述具体实例中的氟基被氯基、溴基、和碘基取代的化合物。通过用氯基、溴基、和碘基取代氟基以类似的方式得到氯化烯基、氯化炔基、氯化环烷基、氯化芳基、溴化烯基、溴化炔基、溴化环烷基、溴化芳基、碘化烯基、碘化炔基、碘化环烷基、和碘化芳基。
卤化环状碳酸酯的非限制性具体实例可以包括4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4-氯-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、四氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4-氯-5-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氯-1,3-二氧戊环-2-酮、四氯-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-双三氟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-三氟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二氟-5-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-5,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4-氟-5-三氟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-甲基-5-三氟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-氟-4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、5-(1,1-二氟乙基)-4,4-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氯-4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-5-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-4,5,5-三氟-1,3-二氧戊环-2-酮、和4-氟-4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮。应注意此处所描述的卤化环状碳酸酯的具体实例可以包括异构体(顺式异构体和反式异构体)。
由式(8)表示的化合物是卤化链状碳酸酯。R16至R21的种类不受特别的限制，只要R16至R21各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种。一价烃基和一价卤化烃基的细节如上所述。然而，出于与上述卤代环状碳酸酯的原因类似的原因，R16至R21中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种。R16至R21可以是相同种类的基团或不同种类的基团。很明显R16至R21中的一些可以是相同种类的基团。
卤化链状碳酸酯的非限制性具体实例可以包括碳酸氟甲基甲酯(fluoromethyl methyl carbonate)、碳酸双(氟甲基)酯、和碳酸二氟甲基甲酯。
电解液中的卤化环状碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在包含卤化环状碳酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至20wt％的范围内。
多腈化合物包含由式(9)表示的化合物中的一种或多种。多腈化合物是含有两个或更多个腈基的化合物，上述第二化合物不包括在此处所描述的多腈化合物中，因为第二化合物不含有两个或更多个腈基。
R22-(CN)n…(9)
(其中，R22是n价烃基，并且n是2或更大的整数。)
R22的种类不受特别的限制，只要R22是n价烃基。例如，在R22中的碳原子数是1的情况下，二价烃基可以是-CH2-，且三价烃基可以是>CH-。类似地，在R22中的碳原子数是2的情况下，二价烃基可以是-CH2-CH2-，并且三价烃基可以是>CH-CH2-。
具体地，R22可以优选地是二价烃基，因为氰基(-CN)数是2，这使得可以容易地实现之后描述的协同效应。二价烃基的细节如上所述。
多腈化合物的非限制性具体实例可以包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈、十一烷二腈、十二烷二腈、酞腈、和四氰醌二甲烷。
电解液中的多腈化合物的含量不受特别的限制，但是可以优选地在包含多腈化合物的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
[电解液组成的原因]
电解液具有上述组成，这使得可以实现以下优势。在电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在上述范围内的情况下，通过第一化合物、第二化合物、和第三化合物的协同效应确切改善电解液的化学稳定性。具体地，是否实现此处所描述的特定的协同效应取决于第一化合物的含量。仅在第一化合物的含量在上述范围内的情况下实现特定的协同效应，且在第一化合物的含量不在上述范围内的情况下没有实现特定的协同效应。这使得可以抑制充电和放电期间的分解反应；因此，甚至在重复充电和放电时，放电能力不易降低。这使得可以改善二次电池的电池特性。
[其他材料]
应注意除上述第一化合物、上述第二化合物、和上述第三化合物之外，电解液可以包含一种或多种其他材料。
其他材料可以是例如磺酸酯、酸酐、环状羧酸酯(内酯)、二烷基亚砜、链状二碳酸酯、芳香族碳酸酯、环状碳酸酯、链状单碳酸酯、链状羧酸酯、磷酸酯、单氟磷酸锂(Li2PO3F)、和二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或多种。
[化学式5]
(其中，R23和R24各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种，R25是二价烃基和二价卤化烃基中的一种，R26至R35各自是一价烃基、一价含氧烃基、一价含氮烃基、一价卤化烃基、一价卤代含氧烃基、一价卤代含氮烃基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团中的一种，R36至R39各自是氢基和一价烃基中的一种，R40和R41各自是氢基和一价烃基中的一种，R42和R43各自是氢基和一价烃基中的一种，以及R44至R46各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种。)
磺酸酯的非限制性实例可以包括单磺酸酯和二磺酸酯。
单磺酸酯可以是环状单磺酸酯或链状单磺酸酯。环状单磺酸酯的非限制性具体实例可以包括磺内酯如丙磺酸内酯和丙烯磺内酯。链状单磺酸酯的非限制性具体实例可以包括具有其中在中间位点将环状单磺酸酯切开的结构的化合物。在中间位点将丙磺酸内酯切开的化合物的非限制性实例可以包括CH3-CH2-CH2-SO3-CH3。-SO3-(-S(＝O)2-O-)的方位不受特别的限制。更确切地，上述CH3-CH2-CH2-SO3-CH3可以是CH3-CH2-CH2-S(＝O)2-O-CH3或CH3-CH2-CH2-O-S(＝O)2-CH3。
二磺酸酯可以是环状二磺酸酯或链状二磺酸酯。环状二磺酸酯的非限制性具体实例可以包括由各式(16-1)至(16-3)表示的化合物。链状二磺酸酯是在中间位点将环状二磺酸酯切开的化合物。在中间位点将由式(16-2)表示的化合物切开的化合物的非限制性实例可以包括CH3-SO3-CH2-CH2-SO3-CH3。-SO3-(-S(＝O)2-O-)的方位不受特别的限制。更确切地，上述CH3-SO3-CH2-CH2-SO3-CH3可以是CH3-S(＝O)2-O-CH2-CH2-S(＝O)2-O-CH3、CH3-O-S(＝O)2-CH2-CH2-S(＝O)2-O-CH3、或CH3-S(＝O)2-O-CH2-CH2-O-S(＝O)2-CH3。
[化学式6]
电解液中的磺酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含磺酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
酸酐的非限制性实例可以包括羧酸酐、二磺酸酐、和羧酸-磺酸酐。羧酸酐的非限制性具体实例可以包括苯甲酸酐、琥珀酸酐、戊二酸酐、和马来酸酐。二磺酸酐的非限制性具体实例可以包括乙二磺酸酐和丙二磺酸酐。羧酸-磺酸酐的非限制性具体实例可以包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐、和磺基丁酸酐。
电解液中的酸酐的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含酸酐的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
环状羧酸酯的非限制性实例可以包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。
电解液中的环状羧酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含环状羧酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
二烷基亚砜的非限制性实例可以包括二甲亚砜((CH3)2SO)和二乙基亚砜((C2H5)2SO)。
电解液中的二烷基亚砜的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含二烷基亚砜的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
链状二碳酸酯可以是例如由式(10)表示的化合物中的一种或多种。R23和R24各自的种类不受特别的限制，只要R23和R24各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种。R23和R24可以是相同种类的基团或不同种类的基团。R25不受特别的限制，只要R25是二价烃基和二价卤化烃基中的一种。一价烃基和一价卤化烃基的细节如上所述。
二价卤化烃基是二价烃基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。二价烃基和卤素基团的细节如上所述。二价卤化烃基的非限制性具体实例可以包括全氟亚甲基(-CF2-)、全氟亚乙基(-C2F4-)、全氟亚丙基(-C3F6-)、全氟亚正丁基(-C4F8-)、和全氟亚叔丁基(-C(CF3)2-CF2-)。
链状二碳酸酯的非限制性具体实例可以包括乙烷-1,2-二基二甲基二碳酸酯、乙烷-1,2-二基乙基甲基二碳酸酯、乙烷-1,2-二基二乙基二碳酸酯、二甲基(氧基双(乙烷-2,1-二基))二碳酸酯、乙基甲基(氧基双(乙烷-2,1-二基))二碳酸酯、和二乙基(氧基双(乙烷-2,1-二基))二碳酸酯。
电解液中的链状二碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含链状二碳酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
芳香族碳酸酯可以是例如由式(11)表示的化合物中的一种或多种。R26至R35各自的种类不受特别的限制，只要R26至R35各自是一价烃基、一价含氧烃基、一价含氮烃基、一价卤化烃基、一价卤代含氧烃基、一价卤代含氮烃基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团中的一种。R26至R35可以是相同种类的基团或不同种类的基团。R26至R35中的一些可以是相同种类的基团。一价烃基和一价卤化烃基的细节如上所述。
一价含氧烃基是包含碳、氢、和氧(O)的一价基团的总称，并可以具有直链结构或具有一个或多个侧链的支链结构。一价含氧烃基的非限制性实例可以包括烷氧基。烷氧基的非限制性具体实例可以包括甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、和丙氧基(-OC3H7)。
一价含氮烃基是包含碳、氢、和氮(N)的一价基团的总称，并可以具有直链结构或具有一个或多个侧链的支链结构。一价含氮烃基的非限制性实例可以包括氨基(-NH2)。
一价卤代含氧烃基是一价含氧烃基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。一价含氧烃基和卤素基团的细节如上所述。一价卤代含氧烃基的非限制性具体实例可以包括全氟甲氧基(-OCF3-)和全氟乙氧基(-OC2F4-)。
一价卤化含氮烃基是一价含氮烃基中的一个或多个氢基被卤素基团取代的基团。一价含氮烃基和卤素基团的细节如上所述。一价卤化含氮烃基的非限制性具体实例可以包括全氟氨基(-NF2)和全氟甲基氨基(-CF2-NF2)。
其中结合了两种或更多种的基团的非限制性实例可以包括其中烷基和烷氧基结合成一价的基团(烷基烷氧基)、其中烷基和氨基结合成一价的基团(烷基氨基)。烷基烷氧基的非限制性具体实例可以包括甲基甲氧基(-CH2-OCH3)。烷基氨基的非限制性具体实例可以包括甲基氨基(-CH2-NH2)。
芳香族碳酸酯的非限制性具体实例可以包括碳酸二苯酯、双(4-甲基苯基)碳酸酯、和双(全氟甲基)碳酸酯。
电解液中的芳香族碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含芳香族碳酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至10wt％的范围内。
环状碳酸酯可以是例如由式(12)表示的化合物中的一种或多种。R36至R39各自的种类不受特别的限制，只要R36至R39各自是氢基和一价烃基中的一种。R36至R39可以是相同种类的基团或不同种类的基团。R36至R39中的一些可以是相同种类的基团。一价烃基的细节如上所述。
环状碳酸酯的非限制性具体实例可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、和碳酸亚丁酯。
电解液中的环状碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如0.01wt％至80wt％的范围内。
链状单碳酸酯可以是例如由式(13)表示的化合物中的一种或多种。R40和R41各自的种类不受特别的限制，只要R40和R41各自是氢基和一价烃基中的一种。R40和R41可以是相同种类的基团或不同种类的基团。很明显R40至R41中的一些可以是相同种类的基团。一价烃基的细节如上所述。
链状单碳酸酯的非限制性具体实例可以包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、和碳酸甲丙酯。
电解液中的链状单碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如0.01wt％至70wt％的范围内。
链状羧酸酯可以是例如由式(14)表示的化合物中的一种或多种。R42和R43各自的种类不受特别的限制，只要R42和R43各自是氢基和一价烃基中的一种。R42和R43可以相同或彼此不同。一价烃基的细节如上所述。
链状羧酸酯的非限制性具体实例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯、和三甲基乙酸乙酯。
电解液中的链状羧酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含链状羧酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至50wt％的范围内。
磷酸酯可以是例如由式(15)表示的化合物中的一种或多种。R44至R46各自的种类不受特别的限制，只要R44至R46各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种。R44至R46可以是相同种类的基团或不同种类的基团。R44至R46中的一些可以是相同种类的基团。一价烃基和一价卤化烃基的细节如上所述。
磷酸酯的非限制性具体实例可以包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三氟乙酯、和磷酸三丙酯。
电解液中的磷酸酯的含量不受特别的限制，但是可以优选地在例如包含磷酸酯的电解液的总含量的0.01wt％至50wt％的范围内。
另外，其他材料可以是例如溶剂如非水溶剂(有机溶剂)中的一种或多种。此处描述的非水溶剂不包含上述其他材料如磺酸酯。非水溶剂的非限制性实例可以包括1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N’-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、和环砜烷。
此外，其他材料可以是例如电解质盐中的一种或多种如锂盐。电解质盐可以包含除锂盐之外的盐。除锂盐之外的盐的非限制性实例可以包括除锂盐之外的轻金属盐。
在下文中，给出作为电解质盐的具体实例的锂盐的描述；然而，可以用除锂盐之外的盐替换锂盐。换句话说，例如，可以用其他轻金属盐如六氟磷酸钠和六氟磷酸钾替换以下所描述的六氟磷酸锂。
锂盐的非限制性实例可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲基磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)。这使得可以降低内阻。
具体地，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、和六氟砷酸锂中的一种或多种可以是优选的，这使得可以进一步降低内阻。具体地，六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的一种或两者可以是更优选的，且六氟磷酸锂可以是更加优选的。
另外，电解质盐可以是由各式(17)至(19)表示的化合物的一种或多种。R51和R53可以是相同种类的基团或不同种类的基团。上述情况也适用于R61至R63、以及R71和R72。很明显R61至R63中的两个可以是相同种类的基团。
[化学式7]
(其中，X51是元素长周期表中的第1族元素和第2族元素以及A1中的一种，M51是过渡金属和元素长周期表中的第13族元素、第14族元素、以及第15族元素中的一种，R51是卤素基团，Y51是-C(＝O)-R52-C(＝O)-、-C(＝O)-CR532-和-C(＝O)-C(＝O)-中的一种，R52是亚烷基、卤化亚烷基、亚芳基、和卤化亚芳基中的一种，R53是烷基、卤化烷基、芳基、和卤化芳基中的一种，a5是1至4的整数，b5是整数0、2、或4，以及c5、d5、m5、和n5各自是1至3的整数。)
[化学式8]
(其中，X61是元素长周期表中的第1族元素和第2族元素中的一种，M61是过渡金属、和元素长周期表中的第13族元素、第14族元素、以及第15族元素中的一种，Y61是-C(＝O)-(CR612)b6-C(＝O)-、-R632C-(CR622)c6-C(＝O)-、-R632C-(CR622)c6-CR632-、-R632C-(CR622)c6-S(＝O)2-、-S(＝O)2-(CR622)d6-S(＝O)2-、和-C(＝O)-(CR622)d6-S(＝O)2-中的一种，R61和R63各自是氢基、烷基、卤素基团、和卤化烷基中的一种，R61中的一个或多个是卤素基团和卤化烷基中的一种，R63中的一个或多个是卤素基团和卤化烷基中的一种，R62是氢基、烷基、卤素基团、和卤化烷基中的一种，a6、e6、和n6各自是整数1或2，b6和d6各自是1至4的整数，c6是0至4的整数，以及f6和m6各自是1至3的整数。)
[化学式9]
(其中，X71是元素长周期表中的第1族元素和第2族元素中的一种，M71是过渡金属、和元素长周期表中的第13族元素、第14族元素、以及第15族元素中的一种，Rf是氟化烷基和氟化芳基中的一种，氟化烷基和氟化芳基的每个中的碳原子数是1至10，Y71是-C(＝O)-(CR712)d7-C(＝O)-、-R722C-(CR712)d7-C(＝O)-、-R722C-(CR712)d7-CR722-、-R722C-(CR712)d7-S(＝O)2-、-S(＝O)2-(CR712)e7-S(＝O)2-、和-C(＝O)-(CR712)e7-S(＝O)2-中的一种，R71是氢基、烷基、卤素基团、和卤化烷基中的一种，R72是氢基、烷基、卤素基团、和卤化烷基中的一种，R72中的一个或多个是卤素基团和卤化烷基中的一种，a7、f7、和n7各自是整数1或2，b7、c7、和e7各自是1至4的整数，d7是0至4的整数，以及g7和m7各自是1至3的整数。)
应注意第一族元素包括氢(H)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、和钫(Fr)。第二族元素包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、和镭(Ra)。第13族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、和铊(Tl)。第14族元素包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、和铅(Pb)。第15族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、和铋(Bi)。
由式(17)表示的化合物的非限制性具体实例可以包括由各式(17-1)至(17-6)表示的化合物。由式(18)表示的化合物的非限制性具体实例可以包括由各式(18-1)至(18-8)表示的化合物。由式(19)表示的化合物的非限制性具体实例可以包括由式(19-1)表示的化合物。
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
此外，电解质盐可以是例如但不限于由各式(20)和(21)表示的化合物。p、q、和r的值可以彼此相同或不同。很明显p、q、和r的值可以彼此相同。
[化学式13]
(其中，R81表示具有2至4个碳原子的直链或支链全氟亚烷基。)
LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)(21)(p、q、和r各自是1或更大的整数。)
由式(20)表示的化合物是环状酰亚胺化合物。环状酰亚胺的非限制性具体实例可以包括由各式(20-1)至(20-4)表示的化合物。
[化学式14]
由式(21)表示的化合物是链状甲基化物化合物。链状甲基化物化合物的非限制性具体实例可以包括三(三氟甲基磺酰基)甲基化锂(LiC(CF3SO2)3)。
电解质盐的含量不受特别的限制；然而，具体地，电解质盐相对于溶剂的含量可以优选地在0.3mol/kg至3.0mol/kg的范围内。这使得可以实现高离子导电性。
应注意在计算电解质盐的含量的情况下，电解质盐的量可以包括以上提及的第一化合物、单氟磷酸锂、和二氟磷酸锂的各个量。此外，溶剂的量可以包括以上提及的第二化合物、第三化合物、磺酸酯、酸酐、环状羧酸酯、二烷基亚砜、链状二碳酸酯、芳香族碳酸酯、环状碳酸酯、链状单碳酸酯、链状羧酸酯、和磷酸酯的各个量。
电解液的特性粘度不受特别的限制，但是可以优选地是在25℃下10mPa/s或更低，这使得可以保证电解质盐的离解性质、离子迁移率、和其他性质。
[电解液的作用和效果]
电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，电解液中的第一化合物的含量在2.5mol/dm3至6mol/dm3的范围内。在这种情况下，通过上述的第一化合物、第二化合物、和第三化合物的协同效应确切改善了电解液的化学稳定性。这使得可以抑制充电和放电期间的分解反应。因此，甚至在重复充电和放电时，放电容量不易降低。这使得可以改善二次电池的电池特性。
具体地，包含磺酸酯、酸酐、环状羧酸酯、二烷基亚砜、链状二碳酸酯、芳香族碳酸酯、环状碳酸酯、链状单碳酸酯、链状羧酸酯、磷酸酯、单氟磷酸锂、和二氟磷酸锂中的一种或多种的电解液使得可以实现更高的效果。
此外，包含六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的一种或两者的电解液使得可以实现更高的效果。
<2.二次电池>
接下来，给出使用上述电解液的二次电池的描述。
<2-1.锂离子二次电池>
此处描述的二次电池可以是例如其中通过作为电极反应物的锂的嵌入和脱嵌得到负极22的容量的锂二次电池(锂离子二次电池)。
<2-1-1.圆柱型>
图1和图2各自示出了根据本技术的一个实施方式的二次电池的截面构造。图2示出了图1所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。
[二次电池的整体构造]
二次电池可以是例如所谓的圆柱型二次电池。二次电池可以包括螺旋卷绕电极体20和具有基本上中空的圆柱形形状的电池壳11内的一对空绝缘板12和13。在卷绕电极体20中，例如，可以堆叠隔膜23介入其间的正极21和负极22并可以使其螺旋卷绕。
电池壳11具有其中电池壳11的一端封闭并且电池壳11的另一端开口的中空结构。例如，电池壳11可以由铁(Fe)、铝(Al)、其合金、或任意其他材料中的一种或多种制成。可以用例如镍(Ni)电镀电池壳11的表面。将一对绝缘板12和13设置成将螺旋绕卷电极体20夹入其间并且垂直于螺旋绕卷电极体20的螺旋绕卷外周表面延伸。
在电池壳11的开口端，通过气封电池壳11的垫圈17嵌塞(swage)电池盖14、安全阀机构15、以及正温度系数器件(PTC器件)16。电池盖14可以例如由与电池壳11的材料类似的材料制成。安全阀机构15和PTC器件16各自设置在电池盖14的内侧，以及安全阀机构15通过PTC器件16电耦接至电池盖14。在安全阀机构15中，当电池壳11的内部压力达到某种水平或更高时，结果是例如内部短路或从外侧加热，盘片(disk plate)15A倒置。这切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。为了防止由大电流导致的异常生热，PTC器件16的电阻随着温度升高而升高。例如，垫圈17可以由绝缘材料制成。垫圈17的表面可涂覆有沥青。
例如，中心销24可以插入螺旋卷绕电极体20的中心。然而，可以不将中心销24插入到螺旋卷绕电极体20的中心。由例如导电材料如铝制成的正极引线25可以耦接至正极21，以及由例如导电材料如镍制成的负极引线26可以耦接至负极22。通过例如焊接可以将正极引线25附接至安全阀机构15并可以将其电耦接至电池盖14。通过例如焊接可以将负极引线26附接至电池盖11并可以将其电耦接至电池盖11。
[正极]
正极21在正极集电体21A的单个表面或两个表面上包括正极活性物质层21B。例如，正极集电体21A可以由例如导电材料如铝、镍、和不锈钢中的一种或多种制成。
作为正极活性物质，正极活性物质层21B可以包含具有嵌入和脱嵌锂的能力的正极材料中的一种或多种。应注意正极活性物质层21B可以进一步包含其他材料如正极粘结剂和正极导电体中的一种或多种。
正极材料可以优选地是含锂化合物。更确切地，正极材料可以优选地是含锂复合氧化物和含锂磷酸盐化合物中的一种或两者，这使得可以实现高能量密度。
含锂复合氧化物是包含锂和一种或多种元素(在下文中，称为不包括锂的“其他元素”)作为构成元素的氧化物，并具有层状岩体-盐晶结构和尖晶石晶体结构中的一种。含锂磷酸盐化合物是指包含锂和其他元素中的一种或多种作为构成元素的磷酸盐化合物，并具有橄榄石晶体结构。
其他元素的种类不受特别的限制，只要其他元素是任意元素中的一种或多种。具体地，其他元素可以优选地是属于长元素周期表中的第2至15族的元素中的一种或多种。更确切地，其他元素可以更优选地包括镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、和铁(Fe)中的一种或多种，这使得可以得到高电压。
具体地，具有层状岩体-盐晶结构的含锂复合氧化物可以优选地是由各式(22)至(24)表示的化合物中的一种或多种。
LiaMn(1-b-c)NibM11cO(2-d)Fe (22)
(其中，M11是钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、和钨(W)中的一种或多种，a至e满足0.8≤a≤1.2、0<b<0.5、0≤c≤0.5、(b+c)<1、0.1≤d≤0.2、和0≤e≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)
LiaNi(1-b)M12bO(2-c)Fd (23)
(其中，M12是钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、和钨(W)中的一种或多种，a至d满足0.8≤a≤1.2、0.005≤b≤0.5、-0.1≤c≤0.2、和0≤d≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)
LiaCo(1-b)M13bO(2-c)Fd (24)
(其中，M13是镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、和钨(W)中的一种或多种，a至d满足0.8≤a≤1.2、0≤b<0.5、-0.1≤c≤0.2、和0≤d≤0.1。应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)
具有层状岩体-盐晶结构的含锂复合氧化物的非限制性具体实例可以包括LiNiO2、LiCoO2、LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、Li1.2Mn0.52Co0.175Ni0.1O2、和Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2。
具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物可以优选地是由式(25)表示的化合物中的一种或多种。
LiaMn(2-b)M14bOcFd (25)
(其中，M14是钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、和钨(W)中的一种或多种，a至d满足0.9≤a≤1.1、0≤b≤0.6、3.7≤c≤4.1、和0≤d≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)
具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物的非限制性具体实例可以包括LiMn2O4。
具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物可以优选地是由式(26)表示的化合物中的一种或多种。
LiaM15PO4 (26)
(其中，M15是钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)和锆(Zr)中的一种或多种，a满足0.9≤a≤1.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)
具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物的非限制性具体实例可以包括LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4、和LiFe0.3Mn0.7PO4。
应注意含锂复合氧化物可以是由式(27)表示的化合物中的一种或多种。
(Li2MnO3)x(LiMnO2)1-x (27)
(其中，x满足0≤x≤1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且x具有完全放电状态的值。)
另外，正极材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物(chalcogenide)、和导电聚合物中的一种或多种。氧化物的非限制性实例可以包括氧化钛、氧化钒、和二氧化锰。二硫化物的非限制性实例可以包括二硫化钛和硫化钼。硫族化物的非限制性实例可以包括硒化铌。导电聚合物的非限制性实例可以包括硫、聚苯胺、和聚噻吩。然而，正极材料可以是除上述材料之外的材料。
正极粘合剂可以包含例如合成橡胶和聚合物材料中的一种或多种。合成橡胶的非限制性实例可以包括苯乙烯-丁二烯类橡胶、氟类橡胶、和乙烯丙烯二烯。聚合物材料的非限制性实例可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。
正极导体可以包含例如碳材料中的一种或多种。碳材料的非限制性实例可以包括石墨、炭黑、乙炔黑、和科琴黑。应注意正极导体可以是金属材料、导电聚合物、或任何其他材料，只要正极导体是具有导电性的材料。
[负极]
负极22在负极集电体22A的单个表面或两个表面上包括负极活性物质层22B。
负极集电体22A可由例如如铜、镍、和不锈钢的导电材料中的一种或多种制成。可以优选地粗糙化负极集电体22A的表面。这使得可以通过所谓的粘固效应改善负极活性物质层22B相对于正极集流体22A的粘附能力。在这种情况下，可以仅需要在至少面对负极活性物质层22B的区域粗糙化负极集流体22A的表面。粗糙化方法的非限制性具体实例可以包括通过使用电解处理形成微粒的方法。经由电解处理，微粒通过电解法形成在电解槽中的负极集流体22A的表面，使负极集流体22A的表面粗糙。通过电解法所制造的铜箔通常被称为电解铜箔。
负极活性物质层22B包含具有嵌入和脱嵌锂的能力的一种或多种负极活性物质作为负极活性物质。负极活性物质层22B可以进一步包含一种或多种其他材料如负极粘合剂和负极导体。应注意负极粘合剂和负极导体的细节可以例如分别与正极粘合剂和正极导体的那些类似。
为了防止锂在充电期间无意沉淀在负极22上，负极材料的可充电容量可以优选地大于正极21的放电容量。换句话说，具有嵌入和脱嵌锂的能力的负极材料的电化学当量可以优选地大于正极21的电化学当量。应注意沉淀在负极22上的锂可以是锂金属，例如在电极反应物是锂的情况中。
负极材料可以是例如一种或多种碳材料。碳材料引起锂的嵌入和脱嵌期间它们的晶体结构的最小变化，这稳定地实现高能量密度。进一步地，碳材料还起负极导体的作用，这改善负极活性物质层22B的导电性。
碳材料的非限制性实例可以包括可石墨化的碳、不可石墨化的碳、和石墨。应注意不可石墨化的碳中的平面间隔(002)可以优选地是0.37nm或更大，以及石墨中的平面间隔(002)可以优选地是0.34nm或更小。碳材料的更具体实例可以包括热解碳、焦炭、玻璃碳纤维、有机高分子化合物烧成体、活性碳、和炭黑。焦炭的非限制性实例可以包括沥青焦炭、针状焦炭、和石油焦炭。有机高分子化合物烧结体是通过在适当温度下锻烧(碳化)如酚醛树脂或呋喃树脂的高分子化合物得到的材料。除了上述的材料，碳材料可以是在约1000℃或更低的温度下经受热处理的低结晶碳，或可以是无定形碳。应注意碳材料的形状可以是纤维形状、球形形状、粒状形状、和鳞片状形状中的任一种。
此外，负极材料可以是例如包含一种或多种金属元素和类金属元素作为构成元素的材料(金属类材料)。这使得可以实现高能量密度。
金属类材料可以是单质、合金、或化合物中的任一种，可以是其中的两种或更多种，或至少其部分可以具有一个或多个相。应注意除了由两种或更多种金属元素构成的材料之外，“合金”还包括包含一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的材料。进一步地，合金可以包含非金属元素。金属类材料的非限制性实例可以包括固溶液、共晶体(共晶混合物)、金属间化合物、和其中它们的两种或更多种共存的结构。
上述的金属元素和类金属元素可以是例如能够与锂形成合金的金属元素和类金属元素中的一种或多种。它们的非限制性具体实例可以包括镁、硼、铝、镓、铟(In)、硅、锗(Ge)、锡、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)、和铂(Pt)。
具体地，硅、锡、或两者可以是优选的。硅和锡具有优异的嵌入和脱嵌锂的能力，并因此实现显著较高的能量密度。
包含硅、锡或两者作为构成元素的材料可以是硅的单质、合金、和化合物中的任一种，可以是锡的单质、合金、和化合物中的任一种，可以是其中的两种或更多种，或至少部分可以是具有它们的一个或多个相的材料。应注意此处所描述的单质仅是指一般含义上的单质(其中可以包含少量的杂质)，而不一定是指具有100％纯度的单质。
硅合金可以包含例如一种或多种元素如锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑、和铬作为除硅之外的构成元素。硅的化合物可以包含例如元素如碳和氧中的一种或多种作为除硅之外的构成元素。应注意硅的化合物可以包含例如针对硅合金所描述的元素中的一种或多种作为硅之外的构成元素。
硅合金和硅化合物的非限制性具体实例可以包括SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0<v≤2)、和LiSiO。应注意SiOv中的v可以在0.2<v<1.4的范围内。
锡合金可以包含例如如硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑、和铬的元素中的一种或多种作为锡之外的构成元素。锡化合物可以包含例如如碳和氧的元素中的一种或多种作为锡之外的构成元素。应注意锡化合物可以包含例如针对锡合金所描述的元素中的一种或多种作为锡之外的构成元素。
锡合金和锡化合物的非限制性具体实例可以包括SnOw(0<w≤2)、SnSiO3、LiSnO、和Mg2Sn。
具体地，包含锡(第一构成元素)作为构成元素的材料可以优选地是例如包含锡与第二构成元素和第三构成元素的材料(含Sn材料)。第二构成元素可以是例如如钴、铁、镁、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、铟、铯(Ce)、铪(Hf)、钽、钨、铋、和硅的元素中的一种或多种。第三构成元素可以是例如元素如硼、碳、铝、和磷(P)中的一种或多种。包含第二构成元素和第三构成元素使得可以例如实现但不限于高电池容量和优异的循环特性。
具体地，可以优选包含锡、钴、和碳作为构成元素的含Sn材料(含SnCoC的材料)。在含SnCoC的材料中，例如，碳含量可以是从9.9质量％至29.7质量％，以及锡和钴的含量比(Co/(Sn+Co))可以是从20质量％至70质量％。这使得可以实现高能量密度。
含SnCoC的材料可以优选地具有包含锡、钴、和碳的相。该相可以优选是低结晶或无定形的。该相是能够与锂反应的反应相。因此，反应相的存在致使实现优异的特性。在CuKα射线用作特定X射线并且插入速率为1°/min的情况下，通过反应相的X射线衍射而得到的衍射峰的半带宽(衍射角2θ)可以优选地是1°或更大。这使得可以更平稳地嵌入和脱嵌锂，以降低与电解液的反应性。应注意在一些情况下除低结晶相或无定形相之外，含SnCoC的材料还可包括包含相应构成元素的单质或其一部分的相。
比较与锂电化学反应前后的X射线图使得可以容易地确定通过X射线衍射得到的衍射峰是否对应于能够与锂反应的反应相。例如，如果与锂电化学反应之后的衍射峰的位置从与锂电化学反应之前的衍射峰的位置改变，则得到的衍射峰对应于能够与锂反应的反应相。在这种情况下，例如，在2θ的范围20°至50°的范围看到低结晶反应相或无定形反应相的衍射峰。这种反应相可以包含例如上述的各种构成元素，且可以认为这种反应相因为碳的存在已经变为低结晶或无定形的。
在含SnCoC的材料中，是其构成元素的部分或所有碳可以优选地结合至是其另一种构成元素的金属元素或类金属元素。结合部分的碳或所有碳抑制例如锡的粘着或结晶。这可以通过例如X射线光电子光谱法(XPS)确保元素的结合状态。例如，在商购装置中，可以使用Al-Kα射线或Mg-Kα射线作为软X射线。在部分或全部碳结合至金属元素、类金属元素、或另一种元素的情况下，碳的1s轨道(C1s)的合成波峰出现在低于284.5eV的区域中。应注意进行能量校准使得在84.0eV得到金原子的4f轨道峰(Au4f)。在这种情况下，一般而言，表面污染碳存在于材料表面上。因此，认为表面污染的碳的C1s峰是在284.8eV，且将该峰用作能量标准。在XPS测量中，作为包括表面污染的碳的峰和含SnCoC材料中的碳的峰的形式得到C1s峰的波形。因此可以使两个峰彼此分离，例如通过使用商购软件分析。在波形的分析中，将存在于最低结合能量侧的主峰的位置视为能量标准(284.8eV)。
含SnCoC的材料并不限于仅包含锡、钴、和碳作为构成元素的材料(SnCoC)。含SnCoC的材料可进一步包含例如除锡、钴、和碳之外的元素如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓、和铋中的一种或多种作为构成元素。
除了含SnCoC的材料之外，还可优选的是包含锡、钴、铁、和碳作为构成元素的材料(含SnCoFeC的材料)。可以采用任何组成的含SnCoFeC的材料。举例，在将铁的含量设定为较低的情况下，碳的含量可以是从9.9质量％至29.7质量％，铁的含量可以是从0.3质量％至5.9质量％，以及锡和钴的含量比(Co/(Sn+Co))可以是从30质量％至70质量％。可替换地，在将铁的含量设定为较高的情况下，碳的含量可以是从11.9质量％至29.7质量％，锡、钴、和铁的含量比((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))可以是从26.4质量％至48.5质量％，以及钴和铁的含量比(Co/(Co+Fe))可以是从9.9质量％至79.5质量％。这种组成范围允许实现高能量密度。应注意的是含SnCoFeC的材料的物理特性(例如，半峰宽度)与上述含SnCoC的材料的物理特性类似。
除上述材料之外，负极材料可以是例如金属氧化物、和高分子化合物中的一种或多种。金属氧化物的非限制性实例可以包括氧化铁、氧化钌、和氧化钼。高分子化合物的非限制性实例可以包括聚乙炔、聚苯胺、和聚吡咯。
具体地，出于以下原因，负极材料可以优选地包含碳材料和金属类材料两者。
金属类材料，具体地包含硅和锡中一种或两者作为构成元素的材料，当二次电池充电或放电时具有容易过度膨胀和收缩的劣势，然而这种材料具有理论容量高的优势。相反，碳材料具有当二次电池充电或放电时碳材料不太可能膨胀或收缩的优势，然而碳材料具有理论容量低的劣势。因此，使用碳材料和金属类材料两者使得可以抑制二次电池充电和放电期间的膨胀和收缩，同时实现高理论容量(换句话说高电池容量)。
可以通过例如涂覆法、气相法、液相法、喷雾法、和锻烧法(烧结法)中的一种或多种形成负极活性物质层22B。涂覆法可以是例如其中在将粒状(粉末)负极活性物质与例如负极粘合剂混合之后，将混合物分散在溶剂如有机溶剂中，并将生成物施加在负极集流体22A上的方法。气相法的非限制性实例可以包括物理沉积法和化学沉积法。更确切地，其非限制性实例可以包括真空蒸发法、溅射法、离子电镀法、激光烧蚀法(laser ablation method)、热化学气相沉积法、化学气相沉积(CVD)法、以及等离子体化学气相沉积法。液相法的非限制性实例可以包括电解电镀法和非电解电镀法。喷雾法是将熔融状态或半熔融状态下的负极活性物质喷雾到负极集流体22A上的方法。锻烧法可以是例如其中在通过涂覆法将分散在溶剂中的混合物施加到负极集流体22A上之后，使生成物经受高于例如负极粘合剂的熔点的温度的热处理的方法。例如，可以将大气锻烧法、反应性锻烧法、热压机锻烧法、和其他锻烧法中的一种或多种用作锻烧法。
在二次电池中，为了防止在充电当中金属锂无意地沉淀在负极22上，如上所述，具有嵌入和脱嵌锂离子的能力的负极材料的电化学当量大于正极的电化学当量。此外，在完全充电状态中的开路电压(即电池电压)是4.25V或更高的情况下，每单位质量锂的脱嵌量大于在开路电压是4.2V的情况下的脱嵌量，即使是使用相同的正极活性物质。因此，据此调整正极活性物质和负极活性物质的量。结果，实现了高能量密度。
[隔膜]
隔膜23将正极21与负极22隔开，并在防止由于正极21和负极22之间的接触导致的电流短路的同时使锂离子通过。隔膜23可以是例如由例如合成树脂或陶瓷制成的多孔膜。隔膜23可以是两个或更多个多孔膜被层压在其中的层压膜。合成树脂的非限制性实例可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯、和聚乙烯。
[电解液]
通过作为液态电解质的电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。电解液具有与上述本技术的电解液类似的构造。
[绝缘材料]
二次电池在包含在正极21中的正极活性物质和包含在负极22的负极活性物质之间的区域(活性物质之间的区域)可以包含绝缘材料。
设置绝缘材料的位置不受特别的限制，只要将绝缘材料设置在上述活性物质之间的区域中。因此，绝缘材料可以存在于正极21中(正极活性物质层21B中)，可以存在于负极22中(负极活性物质层22B中)，或可以存在于正极21和负极22之间。举例，例如，如将在以下描述的，可以将三种模式视为设置绝缘材料的位置。
图3至5是描绘绝缘材料的位置的三种模式的图，以及图4和5各自示出了对应于图2的截面构造。
在第一模式中，正极活性物质层21B包含粒状正极活性物质211，且如图2和3所描述的将包含绝缘材料的层(活性物质绝缘层212作为第一绝缘层)设置在正极活性物质211的表面上。
可以用活性物质绝缘层212涂覆正极活性物质211的部分或全部表面。在用活性物质绝缘层212涂覆正极活性物质211的部分表面的情况下，可以存在多个彼此隔开的活性物质绝缘层212。
应注意在正极活性物质层21B包含多种正极活性物质211的情况下，可以在多种正极活性物质211的一些或全部上提供活性物质绝缘层212。此外，活性物质绝缘层212可以由单层构成，或可以由多层构成。
活性物质绝缘层212包含一种或多种绝缘材料。绝缘材料可以是无机绝缘材料如绝缘陶瓷或有机绝缘材料如绝缘高分子化合物。很明显活性物质绝缘层212可以包含无机绝缘材料和有机绝缘材料两者。
绝缘陶瓷的非限制性具体实例可以包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、和氧化锆(ZrO2)。此外，绝缘陶瓷的非限制性具体实例可以包括LiNbO3、LIPON(Li3+yPO4-xNx)、称为LISICON的材料(锂-超离子-导体)、硫代-LISICON(例如Li3.25Ge0.25P0.75S4)、Li2S、Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2、Li2S-B2S5、Li2S-Al2S5、和Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5(LATP)。应注意上述LIPON组成中的x和y可以满足例如0.5足例如述和-0.3<y<0.3。
绝缘高分子化合物的非限制性具体实例可以与上述正极粘合剂和上述负极粘合剂的形成材料类似。具体地，偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或两者可以是优选的，因为它们在机械强度上是优越的且是电化学稳定的。偏二氟乙烯的均聚物是聚偏二氟乙烯。偏二氟乙烯的共聚物的非限制性实例可以包括偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。应注意可与偏二氟乙烯共聚的单体可以是除六氟丙烯之外的单体。
在第二模式中，例如，如图2和4所描述的在负极22的表面(负极活性物质层22B)上提供包含绝缘材料的层(负极绝缘层213作为第二绝缘层)。应注意涂覆状态、层构造、负极绝缘层213的形成材料的细节与上述活性物质绝缘层212的那些类似。
在这种情况下，具体地，在负极绝缘层213包含绝缘高分子化合物的情况下，隔膜23相对于负极22的粘附性改善，从而抑制螺旋卷绕电极体20的变形。这使得可以抑制电解液的分解反应和包含在隔膜23中的电解液的泄漏。因此，甚至是重复充电和放电时，电阻不易升高，且二次电池不易膨胀。
在第三模式中，例如，如图2和5所示在隔膜23的表面上提供包含绝缘材料的层(隔膜绝缘层214作为第三绝缘层)。可以在隔膜23的面对正极21的表面和面对负极22的表面的一个或两者上提供隔膜绝缘层214。应注意涂覆状态、层构造、隔膜绝缘层214的形成材料的细节与上述活性物质绝缘层212的那些类似。
在这种情况下，具体地，在隔膜绝缘层214包含绝缘高分子化合物的情况下，隔膜23相对于正极21和负极22各自的粘附性改善。这使得可以实现与上述负极绝缘层213包含高分子化合物的情况下的优势类似的优势。
在活性物质之间的区域的某处设置绝缘材料允许电池特性和安全性并存。更确切地，在活性物质之间的区域中设置绝缘材料的情况下，二次电池变得耐异常如出现在内部的热耗散；因此改善安全性。进一步地，在电解液包含第一化合物的情况下，与第一化合物的反应使得绝缘材料的表面状态是适当的。因此，即使是绝缘材料存在于活性物质之间时，锂离子平稳地移动；因而，保证了电池特性。这使得可以改善安全性，同时保证电池特性。
应注意将使绝缘材料的表面状态适当的机制视为如下。在绝缘材料包含绝缘陶瓷如氧化铝的情况下，存在锂离子由于绝缘材料颗粒的表面上存在的羟基(-OH)而难以移动的趋势。然而，在电解液包含第一化合物的情况下，第一化合物与绝缘材料反应，在绝缘材料的表面上形成不易阻碍锂离子移动的涂覆膜。在这种情况下，例如在第一化合物具有SO2-F键的情况下，SO2-F键与羟基反应在陶瓷颗粒的表面上形成具有F-SO2-N-SO2-O-键的有利的涂覆膜。该涂覆膜改变陶瓷的表面状态使得陶瓷不易阻碍锂离子的移动。
[二次电池的运行]
例如，二次电池可如下运行。
当二次电池充电时，锂离子从正极21脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液嵌入到负极22中。相反，当二次电池放电时，锂离子从负极22脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液嵌入到正极21中。
应注意可以将二次电池设计为使得完全充电状态中的开路电压(即电池电压)可以是例如4.2V至6V，优选4.25V至6V，以及更优选4.3V至4.55V。在这种情况下，每单位质量锂的脱嵌量大于将完全充电状态中的开路电压设计成4.2V的情况下的脱嵌量，即使是使用相同的正极活性物质时。因此，据此调整正极活性物质和负极活性物质的量。结果，实现了高能量密度。
[制造二次电池的方法]
该二次电池可通过例如以下步骤来制造。
当制造正极21时，首先混合正极活性物质和根据需要的例如正极粘合剂和正极导体以得到正极混合物。随后，将正极混合物分散在例如有机溶剂中以得到糊状正极混合物浆料。接下来，将正极混合物浆料施加到正极集流体21A的两个表面上，之后干燥施加的正极混合物浆料以形成正极活性物质层21B。之后，使用例如辊式压制机压缩模制正极活性物质层21B，同时必要地加热。在这种情况下，可以多次压缩模制正极活性物质层21B。
应注意在正极活性物质211的表面上形成活性物质绝缘层212的步骤可以例如如下。此处作为实例描述了活性物质绝缘层212包含绝缘陶瓷的情况。
当形成活性物质绝缘层212时，混合正极活性物质211的颗粒和绝缘陶瓷的颗粒。随后，通过使用球磨、喷射研磨、磨削混合器、和粉碎机中的一种或多种研磨并混合生成的混合物。在这种情况下，例如，可以将分散介质如水或溶剂添加到混合物中。因此，正极活性物质211的表面涂覆有绝缘陶瓷，从而形成活性物质绝缘层212。
另外，可以使用机械化学处理如机械熔合执行绝缘陶瓷的涂覆。此外，可以通过使用气相法如溅射法和化学气相沉积(CVD)法将绝缘陶瓷沉积在正极活性物质211的表面上。进一步地，可以采用溶胶-凝胶法。在这种情况下，将正极活性物质211浸渍在包含例如铝和硅的醇盐溶液中以用前体层涂覆正极活性物质211的表面，之后煅烧前体层。
当制造负极22时，通过与上述制造正极21的步骤类似的步骤，在负极集流体22A上形成负极活性物质层22B。更确切地，混合负极活性物质和根据需要的例如粘合剂和负极导体以得到负极混合物。随后，将负极混合物分散在例如有机溶剂中以得到糊状负极混合物浆料。接下来，将负极混合物浆料施加到负极集流体22A的两个表面上，之后干燥施加的负极混合物浆料以形成负极活性物质层22B。最后，使用例如辊式压制机压缩模制负极活性物质层22B。
应注意在负极活性物质层22B的表面上形成负极绝缘层213的步骤可以例如如下。此处作为实例描述了负极绝缘层213包含绝缘陶瓷和绝缘高分子化合物的情况。
当形成负极绝缘层213时，混合绝缘陶瓷的颗粒、绝缘高分子化合物、和溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮，并将绝缘陶瓷的颗粒分散在溶剂中，以及将绝缘高分子化合物溶解在溶剂中。随后，将负极22浸渍在生成的混合液体中，之后将负极22从混合液体中取出，并干燥。这导致混合液体中的溶剂挥发，并导致形成绝缘高分子化合物的膜。因此，负极绝缘层213形成在负极活性物质层22B的表面上。在这种情况下，在干燥以调节负极绝缘层213的厚度之前，可以加压负极22。应注意代替将负极22浸渍在混合液体中，可以将混合液体施加到负极活性物质层22B的表面上。
当制备电解液时，混合第一化合物、第二化合物、和第三化合物、以及根据需要的非水溶剂和电解质盐，并搅拌生成的混合物。
当使用正极21和负极22组装二次电池时，例如通过焊接方法将正极引线25附接到正极集流体21A，以及例如通过焊接方法将负极引线26附接到负极集流体22A。随后，堆叠隔膜23介入其间的正极21和负极22，并螺旋卷绕得到的堆叠体以形成螺旋卷绕电极体20。此后，将中心销24插入螺旋卷绕电极体20的中心。随后，将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘板12和13之间并容纳在电池壳11内。在这种情况下，通过例如焊接方法将正极引线25的尖端附接到安全阀机构15，并通过例如焊接方法将负极引线26的尖端附接到电池壳11。随后，将电解液注入到电池壳11内，并且用电解液浸渍隔膜23。此后，在电池壳11的开口端用垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15、和PTC器件16。
应注意在隔膜23B的表面上形成隔膜绝缘层214的步骤可以与例如上述形成负极绝缘层213的步骤类似。在隔膜绝缘层214仅包含绝缘高分子化合物的情况下，仅需要使用与绝缘层214包含绝缘陶瓷和绝缘高分子化合物的情况下的步骤类似的步骤，除了不使用绝缘陶瓷的颗粒。
[二次电池的作用和效果]
根据圆柱形的二次电池，电解液具有与本技术的上述电解液的构造类似的构造。这使得可以抑制充电和放电期间的分解反应；因此，甚至在重复充电和放电时，放电能力不易降低。这使得可以实现优异的电池特性。
具体地，当将绝缘材料设置在活性物质之间的区域中时，在不会阻碍锂离子移动的情况下异常如热耗散不易出现。这使得电池特性和安全性兼容。
上述的那些之外的作用和效果与本技术的电解液的那些类似。
<2-1-2.层压膜型>
图6示出了根据本技术的一个实施方式的另一种二次电池的透视分解构造。图7示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体30的线VII-VII截取的放大截面图。在以下描述中，适当时，使用已经描述的圆柱型二次电池的组件。
[二次电池的整体构造]
以下描述的二次电池可以是例如具有所谓的层压膜型电池结构的锂离子二次电池。
在二次电池中，例如，如图6所示可以将螺旋卷绕电极体30容纳在膜状外包装件40中。在螺旋卷绕电极体30中，可以堆叠具有隔膜35和电解质层36介于其间的正极33和负极34，并可以螺旋卷绕生成的堆叠体。将正极引线31附接到正极33，并且将负极引线32附接到负极34。由保护带37保护螺旋卷绕电极体30的最外周。
例如，可以在同一方向上将正极引线31和负极引线32从外包装件40的内部引至外部。例如，正极引线31可以由导电材料如铝中的一种或多种制成。例如，负极引线32可以由导电材料如铜、镍、和不锈钢中的一种或多种制成。这些导电材料可以具有例如薄板形状或网格形状。
外包装件40可以是例如可在图6所示的箭头R的方向折叠的一个膜，且外包装件40可以具有将螺旋卷绕电极体30部分容纳其中的凹部。例如，外包装件40可以是其中按照此顺序层压熔融粘合层、金属层、和表面保护层的层压膜。在制造二次电池的过程中，折叠外包装件40使得熔融粘合层的部分在螺旋卷绕电极体30介入其中的情况下彼此面对，以及此后熔融结合熔融粘合层的部分的外缘。可替换地，通过例如粘合剂彼此结合的两个层压膜可以形成外包装件40。熔融粘合层的实例可以包括由聚乙烯、聚丙烯、和其他材料中的一种或多种制成的膜。金属层可以包含例如铝箔和其他金属箔中的一种或多种。表面保护层可以是例如由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、和其他材料制成的膜。
具体地，外包装件40可优选地是其中聚乙烯膜、铝箔、和尼龙膜按此顺序层压的铝层压膜。然而，外包装件40可以是具有其他任何层压结构的层压膜、如聚丙烯的聚合物膜、或金属膜。
可以将用于防止外界空气侵入的粘合膜41插入在外包装件40和正极引线31之间，以及将粘合膜41插入在外包装件40和负极引线32之间。粘合膜41由相对于正极引线31和负极引线32具有粘附能力的材料制成。具有粘附能力的材料的非限制性实例可以包括聚烯烃树脂。它们的更具体实例可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯中的一种或多种。
[正极、负极、和隔膜]
如图7所示，正极33可以包括例如正极集流体33A的单个表面或两个表面上的正极活性物质层33B。负极34可以包括例如在负极集流体34A的单个表面或两个表面上的负极活性物质层34B。正极集流体33A、正极活性物质层33B、负极集流体34A、和负极活性物质层34B的构造分别与正极集流体21A、正极活性物质层21B、负极集流体22A、和负极活性物质层22B的构造类似。隔膜35的构造与隔膜23的构造类似。
[电解质层]
电解质层36包含电解液和支撑高分子化合物。电解液由支撑高分子化合物支撑。电解质层36是所谓的凝胶电解质。凝胶电解质实现高离子导电性(例如在室温下1mS/cm或更高)，并防止电解液的液体泄漏。电解质层36可以进一步包含任何其他材料如添加剂。
支撑聚合物材料可以包括例如聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚膦腈、聚硅氧烷、聚氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶、聚苯乙烯、和聚碳酸酯中的一种或多种。除此之外，支撑聚合物可以是共聚物。共聚物可以是例如偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。具体地，聚偏二氟乙烯作为均聚物可以是优选的，以及偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物作为共聚物可以是优选的。这种高分子化合物是电化学稳定的。
例如，电解液的组成可以与用于圆柱型二次电池的电解液的组成类似。然而，在为凝胶电解质的电解质层36中，包含在电解液中的溶剂是指广义的概念，不仅涵盖液体材料而且涵盖具有离解电解质盐的能力的具有离子导电性的材料。因此，在使用具有离子导电性的高分子化合物的情况下，高分子化合物还被溶剂包围。
应注意可以原样使用电解液，而不是凝胶电解质层36。在这种情况下，用电解液浸渍螺旋卷绕电极体30。
[绝缘材料]
例如，如图2所示，二次电池甚至可以在包含在正极33中的正极活性物质和包含在负极22中的负极活性物质之间的区域(活性物质之间的区域)中的某处包含绝缘材料。已经描述了绝缘材料的位置的模式的细节(活性物质绝缘层212、负极绝缘层213、和隔膜绝缘层214)，且不再进一步描述。应注意图2省去了电解质层36的图示。
另外，在此处所描述的二次电池中，存在于活性物质之间的区域中的电解质层36可以包含绝缘材料。更确切地，电解质层36可以包含无机绝缘材料如绝缘陶瓷中的一种或多种作为绝缘材料连同上述电解液和上述支撑高分子化合物。无机绝缘材料的细节如上所述。即使在这种情况下，电池特性和安全性也是兼容的。
[二次电池的运行]
例如，二次电池可如下运行。
当二次电池充电时，锂离子从正极33脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解质层36嵌入到负极34中。相反，当二次电池放电时，锂离子从负极34脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解质层36嵌入到正极33中。
[制造二次电池的方法]
可以例如通过以下三个步骤中的一个制造包括凝胶电解质层36的二次电池。应注意以下省去了形成绝缘层212至214的步骤。
在第一步骤中，通过与正极21和负极22类似的制造步骤制造正极33和负极34。更确切地，通过在正极集流体33A的两个表面上形成正极活性物质层33B制造正极33，以及通过在负极集流体34A的两个表面上形成负极活性物质层34B形成负极34。随后，例如，混合电解液、高分子化合物、和溶剂来制备溶胶前体溶液。溶剂的非限制性实例可以包括有机溶剂。随后，用前体溶液涂覆正极33和负极34，并干燥前体溶液以形成凝胶电解质层36。应注意在电解质层36包含绝缘材料的情况下，当制备溶胶前体溶液时，例如，可以混合绝缘材料与电解液、高分子化合物、和溶剂。随后，通过例如焊接方法将正极引线31附接到正极集流体33A，以及通过例如焊接方法将负极引线32附接到负极集流体34A。随后，将具有隔膜35介于其间的正极33和负极34堆叠并螺旋卷绕以制造螺旋卷绕电极体30。此后，将保护带37附接到螺旋卷绕电极体30的最外周。随后，折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，以及此后，通过例如热熔融粘合方法粘合外包装件40的外缘以将螺旋卷绕电极体30包围在外包装件59中。在这种情况下，将粘合膜41插入在正极引线31与外包装件40之间以及负极引线32与外包装件40之间。
在第二步骤中，将正极引线31附接至正极33，并将负极引线52附接至负极34。随后，使具有隔膜35介于其间的正极33和负极34堆叠并螺旋卷绕以制造螺旋卷绕体作为螺旋卷绕电极体30的前体。此后，将保护带37粘附至螺旋卷绕体的最外周。随后，折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，以及此后，通过例如热熔融粘合方法粘合外包装件40除一侧之外的外缘，并将螺旋卷绕体容纳在由外包装件40形成的袋中。随后，混合电解液、是高分子化合物的原材料的单体、聚合引发剂、和根据需要的其他材料如聚合抑制剂以制备用于电解质的组合物。随后，将用于电解质的组合物注入到由外包装件40形成的袋中。此后，通过例如热熔接方法气封由外包装件40形成的袋。随后，热聚合单体以形成高分子化合物。从而形成凝胶电解质层36。
在第三步骤中，以与上述第二步骤类似的方式制造螺旋卷绕体并将其容纳在由外包装件40形成的袋中，除了使用两个表面涂覆有高分子化合物的隔膜35。涂覆隔膜35的高分子化合物的非限制性实例可以包括包含偏二氟乙烯作为组分的聚合物(均聚物、共聚物、或多组分共聚物)。高分子化合物的非限制性具体实例可以包括聚偏二氟乙烯，包含偏二氟乙烯和六氟丙烯作为组分的二元共聚物，以及包含偏二氟乙烯、六氟丙烯、和氯三氟乙烯作为组分的三元共聚物。应注意可以将其他高分子化合物中的一种或多种与包含偏二氟乙烯作为组分的聚合物一起使用。随后，制备电解液并将其注入到由外包装件40形成的袋内。此后，通过例如热熔接方法气封由外包装件40形成袋的开口。随后，加热生成物，同时向外包装件40施加重量以允许隔膜35紧密附接到高分子化合物介入其间的正极33，并允许隔膜35紧密附接到高分子化合物介入其间的负极34。因此，用电解液浸渍高分子化合物，并且使高分子化合物凝胶化。从而形成电解质层36。
在第三步骤中，比第一步骤更为抑制了二次电池的膨胀。进一步地，在第三步骤中，例如，与第二步骤相比，作为高分子化合物的原材料的单体、和溶剂难以遗留在电解质层36中。因此，有利于控制高分子化合物的形成过程。结果，正极33、负极34、和隔膜35各自充分并紧密附接到电解质层36。
[二次电池的作用和效果]
根据层压膜型锂二次电池，包含在电解质层36中的电解液具有与本技术的电解液的构造类似的构造。因此，出于与圆柱型锂离子二次电池的原因类似的原因，可实现优异的电池特性。
具体地，当电解质层36包含绝缘材料时，在不阻碍锂离子移动的情况下异常如热耗散不易发生。这使得电池特性和安全性兼容。
上述的那些之外的作用和效果与本技术的电解液的那些类似。
<2-2.锂金属二次电池>
此处描述的二次电池是其中通过锂金属的沉淀和溶解得到负极22的容量的锂二次电池(锂金属二次电池)。二次电池具有与上述锂离子二次电池(圆柱型)的构造类似的构造，并且通过类似步骤制得，除了负极活性物质层22B由锂金属制成。
在二次电池中，将锂金属用作负极活性物质，并且由此可实现高能量密度。负极活性物质层22B可在组装时存在，或负极活性物质层22B在组装时可以不存在并且可由在充电时沉淀的锂金属制成。进一步地，可以将负极活性物质层22B用作集流体，并且可以省去负极集流体22A。
例如，二次电池可如下运行。当二次电池充电时，锂离子从正极21脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液作为锂金属沉淀在负极集流体22A的表面上。相反，当二次电池放电时，锂金属作为锂离子离开负极活性物质层22B，并通过电解液被嵌入正极21。
根据圆柱型锂金属二次电池，电解液具有与本技术的电解液的构造类似的构造。因此，出于与圆柱型锂离子二次电池的原因类似的原因，可实现优异的电池特性。
应注意此处所描述的锂金属二次电池不限于圆柱型二次电池，并可以是层压膜型二次电池。甚至在这种情况下，可实现类似的作用。
<3.二次电池的应用>
接下来，给出上述二次电池的应用实例的描述。
二次电池的应用不受特别的限制，只要二次电池应用于例如能够将二次电池用作驱动电源、用于蓄电的蓄电来源、或任何其他来源的机器、设备、仪器、装置、和系统(例如多个设别的集中整体)。用作电源的二次电池可以是主电源(优先使用的电源)，或可以是辅助电源(替代主电源所使用的电源或从主电源切换时使用的电源)。在将二次电池用作辅助电源的情况下，主电源的种类不限于二次电池。
二次电池的应用实例可以包括电子设备(包括便携式电子设备)如可携式摄像机、数码照相机、移动电话、笔记本个人电脑、无线电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视、和便携式信息终端。其进一步的实例可以包括：移动生活方式器具如电动剃须刀；存储设备如备用电源和存储卡；电动工具如电钻和电锯；用作例如笔记本个人电脑的可拆卸电源的电池组；医疗电子设备如起搏器和助听器；电动车辆如电动汽车(包括混合动力汽车)；和蓄电系统如用于在例如紧急情况下蓄电的家用电池系统。很明显可以将二次电池用于除上述应用之外的应用。
具体地，二次电池可有效应用于例如但不限于电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具、和电子设备。在这些应用中，要求优异的电池特性，且使用本技术的二次电池使得可以有效改善性能。应注意电池组是使用二次电池的电源并可以是例如所谓的组装电池。电动车辆是使用二次电池作为驱动电源运行(奔跑)的车辆，并可以是包括其他驱动源与上述的二次电池的车辆(如混合动力车辆)。蓄电系统是使用二次电池作为蓄电来源的系统。例如，在家用蓄电系统中，将电力积聚在作为蓄电来源的二次电池中，这使得通过使用积聚的电力可以使用例如家用电动产品。电动工具是其中使用二次电池作为驱动电源来移动可移动部(如钻)的工具。电子设备是使用二次电池作为驱动电源(电力供应源)执行各种功能的装置。
给出二次电池的应用实例的具体描述。应注意以下所描述的相应应用实例的构造仅是示例并且可根据需要进行改变。
<3-1.电池组(单电池)>
图8示出了使用单电池的电池组的透视构造。图9示出了图8所示的电池组的框图构造。应注意图8示出了分解状态的电池组。
此处所描述的电池组是单电池组(所谓的软组)并安装在例如由智能手机代表的电子设备中。例如，电池组可以包括图8所示的作为层压膜型二次电池的电源111、和耦接至电源111的电路板116。正极引线112和负极引线113附接到电源111。
一对粘附带118和119附接至电源111的两个侧表面。保护电路组件(PCM)形成在电路板116中。电路板116通过拉环114耦接到正极112，并通过拉环115耦接到负极引线113。此外，将电路板116耦接到设置有用于外接的连接器的引线117。应注意在电路板116耦接到电源111的同时，通过标签120和绝缘片121保护电路板116的上侧和下侧。粘附标签120以固定例如电路板116和绝缘片121。
此外，例如，如图9所示电池组可以包括电源111和电路板116。电路板116可以包括例如控制器121、开关部122、PTC 123、和温度检测器124。电源111通过正极端子125和负极端子127可连接至外侧，从而通过正极端子125和负极端子127充电和放电。温度检测器124可以通过使用温度检测端部(所谓的T端)126检测温度。
控制器121控制整个电池组的运行(包括电源111的使用状态)，并可以包括例如中央处理单元(CPU)和存储器。
例如，在电池电压达到过度充电检测电压的情况下，控制器121可以如此导致开关部122间断，使得充电电流不会流入电源111的电流通路。此外，例如，在充电期间大电流流动的情况下，控制器121可以导致开关部122间断，从而阻断充电电流。
另外，例如，在电池电压达到过度放电检测电压的情况下，控制器121可以如此导致开关部122间断，使得放电电流不会流入电源111的电流通路。此外，例如，在放电期间大电流流动的情况下，控制器121可以导致开关部122间断，从而阻断放电电流。
应注意二次电池的过度充电检测电压可以是例如4.20V±0.05V，以及过度放电检测电压可以是例如2.4V±0.1V。
开关部122根据控制器121的指令切换电源111的使用状态(无论电源111是否连接至外部设备)。开关部122可以包括例如充电控制开关和放电控制开关。充电控制开关和放电控制开关可以均是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。应注意可以在开关部122的导通电阻基础上检测充电和放电电流。
温度检测器124测量电源111的温度，并输出控制器121的测量结果。温度检测器124可以包括例如温度检测元件如热敏电阻。应注意可以将温度检测器124的测量结果用于例如但不限于在异常生热时控制器121执行充电和放电的情况以及在计算保持容量时控制器121执行校正过程的情况。
应注意电路板116可以不包括PTC 123。在这种情况下，可以将PTC元件单独附接到电路板116。
<3-2.电池组(组装电池)>
图10示出了使用组装电池的电池组的框图构造。例如，电池组可以包括由例如塑料材料制成的壳体60中的控制器61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测器65、电压检测器66、开关控制器67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71、和负极端子72。
控制器61控制整个电池组的运行(包括电源62的使用状态)并且例如可以包括CPU。电源62包括一个或多个二次电池。电源62可以是例如包括两个或更多个二次电池的组装电池。二次电池可以串联、并联、或串联-并联组合。举例，电源62可以包括六个二次电池，其中两组串联的三个电池彼此并联。
开关部63根据控制器61的指令切换电源62的使用状态(无论电源62是否连接至外部设备)。开关部63可以包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电二极管、和放电二极管。充电控制开关和放电控制开关可以均是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。
电流测量部64使用电流检测电阻70测量电流并且将测量结果输出给控制器61。温度检测器65借助于温度检测元件69测量温度，并将测量结果输出给控制器61。可以将温度测量结果用于例如但不限于在异常生热时控制器61执行充电和放电的情况以及在计算保持容量时控制器61执行校正过程的情况。电压检测器66测量电源62中二次电池的电压，对测量电压执行模数转换，并且将结果供应至控制器61。
开关控制器67根据从电流测量部64和电压检测器66输入的信号控制开关部63的操作。
例如，在电池电压达到过度充电检测电压的情况下，开关控制器67可以导致开关部63(充电控制开关)间断，使得充电电流不会流入电源62的电流通路。这使得可以通过电源62中的放电二极管仅执行放电。应注意例如当大电流在充电期间流动时，开关控制器67可以阻断充电电流。
进一步地，例如，在电池电压达到过度放电检测电压的情况下，开关控制器67可以导致开关部63(放电控制开关)间断，使得放电电流不会流入电源62的电流通路。这使得可以通过电源62中的充电二极管仅执行充电。应注意例如当大电流在放电期间流动时，开关控制器67可以阻断放电电流。
应注意二次电池的过度充电检测电压可以是例如4.20V±0.05V，且过度放电检测电压可以是例如2.4V±0.1V。
存储器68可以是例如EEPROM，其是非易失存储器。存储器68可以支持例如通过控制器61所计算的数值和在制造过程中所测量的二次电池的信息(如初始状态下的内阻)。应注意在存储器68支持二次电池的全部充电容量的情况下，允许控制器61涵盖如剩余容量的信息。
温度检测元件69测量电源62的温度，并输出控制器61的测量结果。温度检测元件69可以是例如热敏电阻。
正极端子71和负极端子72是可以耦接至例如使用电池组驱动的外部设备(如笔记本个人电脑)或用于充电电池组的外部设备(如电池充电器)。电源62经由正极端子71和负极端子72充电和放电。
<3-3.电动车辆>
图11示出了作为电动车辆的实例的混合动力车辆的框图构造。电动车辆可以包括例如由金属制成的壳体73中的控制器74、发动机75、电源76、驱动电动机77、差速器78、发电机79、变速器80、离合器81、逆变器82和83、以及各种传感器84。除上述的组件之外，电动车辆可以包括例如耦接至差速器78和变速器80的前驱动轴85和前轮86、以及后驱动轴87、和后轮88。
例如，电动车辆可以借助于作为驱动源的发动机75和电动机77奔跑。发动机75是主动力源并且例如可以是汽油发动机。例如，在使用发动机75作为动力源的情况下，发动机75的驱动动力(转矩)通过作为驱动部的差速器78、变速器80、以及离合器81可被传输至前轮86或后轮88。应注意发动机75的转矩还可以被传输至发电机79。借助于转矩，发电机79生成交流电力。所生成的交流电力经由逆变器83被转换成直流电力，并且所转换的电力被积聚在电源76中。在将电动机77(转换部)用作动力源的情况下，由动力源76供应的电力(直流电力)经由逆变器82转换为交流电力，且借助于交流电力驱动电动机77。例如，通过电动机77转换电力所得到的驱动动力(转矩)通过作为驱动部的差速器78、变速器80、以及离合器81被传输至前轮86或后轮88。
应注意当通过未示出的制动机构降低电动车辆的速度时，速度减少时的阻力作为转矩可以被传输至电动机77，并且电动机77可以通过利用转矩产生交流电力。可以优选地是经由逆变器82将交流电力转换成直流电力，并将直流再生电力积聚在电源76中。
控制器74控制整个电动车辆的运行，并可以包括例如CPU。电源76包括一个或多个二次电池。可以将电源76耦接至外部电源，并可以允许电源76通过接收由外部电源供应的电力积聚电力。例如，可以使用各种传感器84，用于控制发动机75的转数和用于控制未示出的节流阀的开口水平(节流开口程度)。各种传感器84可以包括例如速度传感器、加速度传感器、和发动机频率传感器。
应注意尽管已经给出了其中电动车辆是混合动力车辆的情况的描述，但是电动车辆可以是仅借助于电源76和电动机77运行且不使用发动机75的车辆(电动汽车)。
<3-4.蓄电系统>
图12示出了蓄电系统的框图构造。蓄电系统可以包括例如房间89如民居或商业建筑内的控制器90、电源91、智能仪表92、和电力枢纽93。
在该实例中，例如，电源91可耦接至设置在房间89内的电气装置94并且可以允许耦接至停放在房间89外的电动车辆96。进一步地，例如，电源91经由电力枢纽93可耦接至设置在房间89内的私人发电机95，并且可以被允许通过智能仪表92和电力枢纽93耦接至外部集中电力系统97。
应注意电气装置94可以包括例如一个或多个家用电动产品。应注意家用电动产品的非限制性实例可以包括电冰箱、空调、电视、和热水器。例如，私人发电机95可以包括例如太阳能发电机、风力发电机、和其他动力发电机中的一种或多种。电动车辆96可以包括例如电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车、和其他电动车辆中的一种或多种。集中电力系统97可以包括例如火力发电厂、核电发电厂、水力发电厂、风力发电厂、和其他发电厂中的一种或多种。
控制器90控制整个蓄电系统的运行(包括电源91的使用状态)并且可以包括例如CPU。电源91包括一个或多个二次电池。例如，智能仪表92可以是与网络兼容并设置在需要电力的房间89内的电能表，并且可以与电力供应商通信。因此，例如，当智能仪表92与外部通信时，智能仪表92控制房间89内的供需平衡，这允许有效并且稳定的能量供应。
在蓄电系统中，例如，通过智能仪表92和电力枢纽93可将来自作为外部电源的集中电力系统97的电力积聚在电源91中，并且通过电力枢纽93可将来自作为独立电源的私人发电机95的电力积聚在电源91中。根据控制器91的指令将积聚在电源91中的电力供应至电力设备94和电动车辆96。这允许电力设备94可运行，并允许电动车辆96可充电。换句话说，蓄电系统是借助于电源91使得可以在房屋89内积聚并供应电力的系统。
允许可选地利用积聚在电源91中的电力。因此，例如，在午夜，当电价便宜时，可以将电力从集中电力系统97积聚在电源91中，并在白天时间，在电价昂贵时，可以使用积聚在电源91中的电力。
应注意可针对每个家庭(每个家庭单元)或可针对多个家庭(多个家庭单元)提供上述蓄电系统。
<3-5.电动工具>
图13示出了电动工具的框图构造。电动工具可以是例如电钻，并在由塑料材料制成的工具主体98内可以包括例如控制器99和电源100。例如，作为可移动部分的钻孔部分101可以以可操作(可旋转)方式附接到工具主体98。
控制器99控制整个电动工具的运行(包括电源100的使用状态)，并且可以包括例如CPU。电源100包括一个或多个二次电池。控制器99允许根据未示出的操作开关的操作将电力从电源100供应至钻部101。
实施例
将详细描述本技术的实施例。
(实验例1-1至1-30)
通过以下步骤制造图1和2所示的具有圆柱型电池结构的锂离子二次电池。
如下制造正极21。首先，混合碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)，此后在空气中煅烧生成的混合物(900℃下五小时)以得到含锂复合氧化物(LiCoO2)。在这种情况下，Li2CO3:CoO3的混合比是0.5:1摩尔比。随后，混合91质量份正极活性物质(LiCoO2)、3质量份正极粘合剂(聚偏二氟乙烯)、和6质量份正极导体(石墨)以得到正极混合物。随后，将正极混合物分散于有机溶剂(N-甲基-2吡咯烷酮)中以得到糊状正极混合物浆料。随后，用正极混合物浆料涂覆板形正极集流体21A(具有12μm厚度的铝箔)的两个表面，此后干燥正极混合物浆料以形成正极活性物质层21B。最后，使用辊式压制机压缩模制正极活性物质层21B。
如下制造负极22。首先，混合97质量份的负极活性物质(石墨)和3质量份的负极粘合剂以得到负极混合物。人造石墨的平均粒径(D50)是20μm。此外，将1.5质量份的丙烯酸改性的苯乙烯-丁二烯共聚物和1.5质量份的羧甲基纤维素的混合物用作负极粘合剂。随后，将该负极混合物分散在水中以得到糊状负极混合物浆料。随后，用负极混合物浆料涂覆板形负极集流体22A(具有15μm厚度的铜箔)的两个表面，此后干燥负极混合物浆料以形成负极活性物质层22B。最后，使用辊式压制机压缩模制负极活性物质层22B。
如下制备电解液。混合第一化合物、第二化合物、第三化合物、和其他材料，并搅拌生成的混合物。第一化合物、第二化合物、第三化合物、和其他材料的种类和含量如表1和2所示。应注意表1和2中的“M/C”是指mol/cm3。
作为第一化合物，使用双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)和双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)。
作为第二化合物，使用不含氧的单腈化合物乙腈(AN)、丙腈(PN)、和丁腈(BN)、以及含氧的单腈化合物甲氧基乙腈(MAN)。
作为第三化合物，使用不饱和环状碳酸酯碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、和碳酸亚甲基亚乙酯(MEC)，卤化碳酸酯4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮(FEC)和双(氟甲基)碳酸酯(DFDMC)，以及多腈化合物丁二腈(SN)。
作为其他材料，使用环状碳酸酯碳酸亚乙酯(EC)、链状碳酸酯碳酸二甲酯(DMC)、以及电解质盐六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)。
应注意为了比较，在不使用第二化合物、第三化合物、和其他材料中的一种或多种的情况下制备电解液。
如下组装二次电池。首先，通过焊接将由铝制成的正极引线25附接至正极集流体21A，以及通过焊接将由镍制成的负极引线26附接至负极集流体22A。随后，堆叠隔膜23(具有20μm厚度的微孔聚乙烯膜)介入其间的正极21和负极22，并螺旋卷绕生成的堆叠体。此后，借助于胶带固定生成的螺旋卷绕体的卷绕端部以制造螺旋卷绕电极体20。随后，将中心销24插入螺旋卷绕电极体20的中心。随后，将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并将其容纳在由镀镍的铁制成的电池壳11中。在这种情况下，通过焊接将正极引线25的尖端附接至安全阀机构15，以及通过焊接将负极引线26的尖端附接至电池壳11。随后，通过解压方法将电解液注入到电池壳11内，并用电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。最后，在电池壳11的开口端用垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15、和PTC元件16。由此完成圆柱型二次电池。
应注意当制造二次电池时，通过调节正极活性物质的量和负极活性物质的量将二次电池设计为使完全充电状态的开路电压(即电池电压)为预定电压(上限电压)。表1和2示出了上限电压(V)的值。在这种情况下，将正极活性物质层21B的厚度调节为导致负极22的充电-放电容量大于正极21的充电-放电容量，从而防止锂离子沉积在负极22上。
当作为每种二次电池的电池特性检查循环特性时，得到表1和2所示的结果。
如下检查循环特性。在大气温度环境(23℃)中在二次电池上执行一次充电和放电循环以稳定二次电池的电池状态，此后，在高温环境(60℃)中在二次电池上进一步执行一次充电和放电循环以测量第二次循环的放电容量。随后，在相同的温度环境(60℃)中使二次电池重复充电和放电直到达到50循环的循环总数，以测量第50次循环的放电容量。由这些结果计算容量保持率(％)＝(第50次循环时的放电容量/在第2次循环时的放电容量)×100。应注意当充电二次电池时，在1mA/cm2的电流密度下执行充电直到电压达到上限电压，此后在上限电压下进一步执行充电直到电流密度达到0.02mA/cm2。当二次电池放电时，在1mA/cm2的电流密度下执行放电直到电压达到3V。
[表1]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
[表2]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
容量保持率根据二次电池的构造而改变。在这种情况下，当电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在适当范围内时，容量保持率尤其升高。
更确切地，将在电解液包含第一化合物且不包含第二化合物和第三化合物的情况下的容量保持率(实验例1-24)用作参照。
在包含第一化合物的电解液包含第二化合物且不包含第三化合物的情况下(实验例1-25至1-27)，与上述参照相比，容量保持率略微升高。
此外，在包含第一化合物的电解液不包含第二化合物且包含第三化合物的情况下(实验例1-28)，与上述参照相比，容量保持率升高很少。
这些结果预示当包含第一化合物的电解液包含第二化合物和第三化合物两者时，与上述参照相比，容量保持率略微升高。
然而，实际上，在包含第一化合物的电解液包含第二化合物和第三化合物两者时(实验例1-1至1-23)，与上述参照相比，容量保持率显著升高。
注意，即使包含第一化合物的电解液包含第二化合物和第三化合物两者，当第一化合物的含量在预定范围外时，容量保持率没有显著升高。
更确切地，在第一化合物的含量小于2.5mol/cm3或大于6mol/cm3的情况下(实验例1-29和1-30)，与参照相比，容量保持率几乎没有升高。相反，在第一化合物的含量在2.5mol/cm3至6mol/cm3的范围内的情况下(实验例1-1至1-23)，与上述参照相比，容量保持率显著升高。
结果表示当电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在适当范围内时，通过第一化合物、第二化合物、和第三化合物的协同效应特别抑制了电解液的分解反应。
(实验例2-1至2-30)
如表3和4所示，除了改变上限电压(V)，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
[表3]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
[表4]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
虽然改变了上限电压，但是得到与表1和2中的那些类似的结果。更确切地，当电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在适当范围内时，得到高容量保持率。
(实验例3-1至3-8)
如表5所示，除了电解液的组成，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
作为其他材料，使用是羧酸酯的丙磺酸内酯(PS)和丙烯磺内酯(PRS)、是酸酐的苯酸酐(BAAH)和丙二磺酸酐(PSAH)、是环状羧酸酯的γ-丁内酯(GBL)、是二烷基亚砜的二甲亚砜(DMS)、是磷酸酯的三氟甲基磷酸酯(PATFE)、和二氟磷酸锂(LiPO2F2)。
[表5]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
当电解液包含其他材料如羧酸酯中的任一种时，容量保持率变得更高。
(实验例4-1至4-12)
如表6所示，除了形成图4所示的负极绝缘层213，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
如下形成负极绝缘层213。首先，混合80质量份的粉末绝缘陶瓷和20质量份的绝缘高分子化合物(聚偏二氟乙烯)，此后将生成的混合物分散在有机溶剂中以制备过程溶液。将氧化铝(Al2O3)和氧化硅(SiO2)用作粉末绝缘陶瓷，且绝缘陶瓷的平均粒径(D50)是0.5μm。随后，将负极22浸渍在过程溶液中，此后使用凹板轧辊调节设置在负极22的表面上的过程溶液的厚度。最后，借助于干燥器干燥(在120℃下)过程溶液以挥发过程溶液中的有机溶剂。由此在负极活性物质层22B的表面上形成负极绝缘层213。负极绝缘层213的厚度是5μm。
应注意在表6中，将绝缘陶瓷简单称为“陶瓷”，并将绝缘高分子化合物简单称为“高分子化合物”。上述情况也适用于下表。
[表6]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
当在负极22(负极活性物质层22B)上形成负极绝缘层213时，与不形成负极绝缘层213的情况相比，容量保持率变得更高。
(实验例5-1至5-9)
如表7所示，除了形成图5所示的隔膜绝缘层214，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
如下形成隔膜绝缘层214。首先，通过与形成负极绝缘层213的情况中的步骤类似的步骤制备过程溶液。随后，将隔膜23浸渍在过程溶液中。随后，将隔膜23从过程溶液中取出，此后用水清洁隔膜23。最后，通过热空气干燥(在80℃下)设置在隔膜23的表面上的过程溶液以挥发过程溶液中的溶剂。由此将隔膜绝缘层214形成在隔膜23的两个表面上。形成在隔膜23的两个表面上的隔膜绝缘层214的厚度(总厚度)是4.5μm。
[表7]
电池结构：圆柱型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
当在隔膜23的表面上形成隔膜绝缘层214时，与不形成隔膜绝缘层214的情况相比，容量保持率变得更高。
(实验例6-1至6-33)
通过以下步骤制造图6和7所示的具有层压膜型电池结构的锂离子二次电池。
如下制造正极33。首先，混合91质量份的正极活性物质(LiCoO2)、3质量份的正极粘合剂(聚偏二氟乙烯)、和6质量份的正极导体(石墨)以得到正极混合物。随后，将正极混合物分散于有机溶剂(N-甲基-2吡咯烷酮)中以得到糊状正极混合物浆料。随后，借助于涂覆装置用正极混合物浆料涂覆板形正极集流体33A(具有12μm厚度的铝箔)的两个表面，此后干燥正极混合物浆料以形成正极活性物质层33B。最后，使用辊式压制机压缩模制正极活性物质层33B。
如下制造负极34。首先，混合97质量份的负极活性物质(石墨)和3质量份的负极粘合剂(聚偏二氟乙烯)以得到负极混合物。石墨的平均粒径(D50)是20μm。随后，将负极混合物分散在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中以得到糊状负极混合物浆料。随后，用负极混合物浆料涂覆板形负极集流体34A(具有15μm厚度的铜箔)的两个表面，此后干燥负极混合物浆料以形成负极活性物质层34B。最后，使用辊式压制机压缩模制负极活性物质层34B。
在制造电解质层36时，通过与制造圆柱型二次电池的情况中的步骤类似的步骤制备电解液。电解液的组成如表8至10所示。随后，混合电解液、支撑聚合物、和有机溶剂(碳酸二甲酯)以制备溶胶前体溶液。作为支撑聚合物，使用了六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(六氟丙烯的共聚量＝6.9wt％)。随后，用前体溶液涂覆正极33和负极34两者，此后干燥前体溶液以形成凝胶电解质层36。
如下组装二次电池。首先，通过焊接将由铝制成的正极引线31附接至正极33(正极集流体33A)，以及通过焊接将由铜制成的负极引线32附接至负极34(负极集流体34A)。随后，堆叠隔膜35(具有25μm厚度的微孔聚丙烯膜)介入其间的正极33和负极34，并在纵向上螺旋卷绕生成的堆叠体以制造螺旋卷绕电极体30。此后，将保护带37附接到螺旋卷绕电极体30的最外周。随后，折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，此后热熔接外包装件40的外缘。由此将螺旋卷绕电极体30容纳在由外包装件40形成的袋子中。外包装件40是耐湿的铝层压膜(具有100μm的总厚度)，其中从外侧层压尼龙膜(具有30μm的厚度)、铝箔(具有40μm的厚度)、和浇铸聚丙烯膜(具有30μm的厚度)。在这种情况下，将粘合膜41(具有50μm厚度的酸改性的丙烯膜)插入在正极引线31和外包装件40之间，并将粘合膜41插入在负极引线32和外包装件40之间。由此完成层压膜型二次电池。
应注意当制造层压膜型二次电池时，如制造圆柱型二次电池的情况，将二次电池设计为将完全充电状态中的开路电压设定为预定电压(上限电压)，并防止锂金属沉淀在负极34上。
当通过与圆柱型二次电池的步骤类似的步骤作为二次电池的电池特性检查循环特性时，得到表8至10所示的结果。
[表8]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
[表9]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
[表10]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
虽然改变了电池结构，但是得到与表1和2中的那些类似的结果。更确切地，当包含在电解质层36中的电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在适当范围内时，得到高容量保持率。
(实验例7-1至7-8)
如表11所示，除了改变包含在电解质层36中的电解液的组成，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
[表11]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
虽然改变了包含在电解质层36中的电解液的组成，但是得到与表5中的那些类似的结果。更确切地，当电解液包含其他材料如磺酸酯中的任一种时，容量保持率变得更高。
(实验例8-1至8-8)
如表12所示，除了改变电解质层36的组成，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
除了前体溶液包含粉末绝缘陶瓷，通过类似的步骤形成电解质层36。在这种情况下，绝缘陶瓷的含量是1质量份。
[表12]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：石墨
当电解质层36包含绝缘陶瓷时，与电解质层36不包含绝缘陶瓷的情况相比，容量保持率变得更高。
(实验例9-1至9-11)
如表13所示，除了改变负极活性物质的种类，通过类似的步骤制造二次电池，并检查二次电池的电池特性。
如下形成负极活性物质层34B。混合负极活性物质(硅)和负极粘合剂的前体(聚酰胺酸)以形成负极混合物。在这种情况下，硅：聚酰胺酸的混合比是干重比80:20。硅的平均粒径(D50)是1μm。将N-甲基-2-吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺用作聚酰胺酸的溶剂。此外，在压缩模制之后，在真空气氛中加热负极混合物浆料(在400℃下12小时)。由此形成作为负极粘合剂的聚酰亚胺。除此之外，形成负极活性物质层34B的步骤与将石墨用作负极活性物质的情况中的步骤类似。
[表13]
电池结构：层压膜型，正极活性物质：LiCoO2，负极活性物质：硅
虽然改变了负极活性物质的种类，但是得到与表8至10中的那些类似的结果。更确切地，当电解质层36(电解液)同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一组分的含量在适当范围内时，得到高容量保持率。
从表1至13的结果可以看出，当电解液同时包含第一化合物、第二化合物、和第三化合物，且电解液中的第一化合物的含量在2.5mol/cm3至6mol/cm3的范围内时，实现了优异的电池特性。
尽管以上已经参照一些实施方式和实施例描述了本技术，但是本技术不限于此，且可以作出各种改变。
例如，已经参照电池结构是圆柱型或层压膜型并且电池元件具有螺旋绕卷结构的实施例给出了描述。然而，电池结构和电池元件结构不限于此。本技术的二次电池也可类似应用于采用其他电池结构如方型、硬币型或纽扣型的结构的情况。此外，本技术的二次电池也可类似应用于电池元件具有其他结构如堆叠结构的情况。
此外，电极反应物可以是如钠(Na)和钾(K)的其他第1族元素、如镁和钙的第2族元素、以及如铝的其他轻金属中的任一种。由于预期独立于电极反应物的种类实现本技术的作用，所有可实现类似的作用，即使改变电极反应物的种类。
应注意本技术可以具有以下构造。
(1)
一种二次电池，包括：
正极；
负极；和
非水电解液，
非水电解液包含
由式(1)表示的化合物，
由式(2)表示的化合物和由式(3)表示的化合物中的一种或两者，和
由式(4)至式(9)表示的化合物中的一种或多种，并且
非水电解液中由式(1)表示的化合物的含量在2.5mol/dm3至6mol/dm3的范围内，
M+[(Z1Y1)(Z2Y2)N]-…(1)
(其中，M是金属元素，Z1和Z2各自是氟基(-F)、一价烃基、和一价氟化烃基中的一种，Z1和Z2中的一个或两者是氟基和一价氟化烃基中的一种，Y1和Y2各自是磺酰基(-S(＝O)2-)和羰基(-C(＝O)-)中的一种)，
R1-CN…(2)
(其中，R1是一价烃基。)
R2-X-CN…(3)
(其中，R2是一价烃基，并且X是其中一个或多个醚键(-O-)和一个或多个二价烃基以任意顺序结合的基团。)
[化学式15]
(其中，R3和R4各自是氢基(-H)和一价烃基中的一种，R5至R8各自是氢基、一价饱和烃基、和一价不饱和烃基中的一种，R5至R8中的一个或多个是一价不饱和烃基，R9是由>CR10R11表示的基团，并且R10和R11各自是氢基和一价烃基中的一种。)
[化学式16]
(其中，R12至R15各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，R12至R15中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种，R16至R21各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，并且R16至R21中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种。)
R22-(CN)n…(9)
(其中，R22是n价烃基，并且n是2或更大的整数。)
(2)
根据(1)的二次电池，其中，
M是碱金属元素，
一价烃基是烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、和其中他们的两种或更多种结合成一价的基团中的一种，
一价氟化烃基是其中一价烃基中的一个或多个氢基被氟基取代的基团，
二价烃基是亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚环烷基、亚芳基、和其中结合了它们的两种或更多种的基团中的一种，
一价饱和烃基是烷基、环烷基、其中烷基和环烷基结合成一价的基团中的一种，
一价不饱和烃基是烯基、炔基、芳基、包含它们中的一种或多种的基团、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团中的一种，
卤素基团是氟基、氯基(-Cl)、溴基(-Br)、和碘基(-I)中的一种，并且
一价卤化烃基是其中卤素基团取代一价烃基中的一个或多个氢基的基团。
(3)
根据(1)或(2)的二次电池，其中，
M是锂(Li)，
一价氟化烃基是全氟烷基，并且
X是由-O-Y-(Y是二价烃基。)表示的基团。
(4)
根据(1)至(3)中任一项的二次电池，其中，
非水电解液包含磺酸酯、酸酐、环状羧酸酯、二烷基亚砜、由式(10)至式(15)表示的化合物、单氟磷酸锂(Li2PO3F)、和二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或多种，
[化学式17]
(其中，R23和R24各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种，R25是二价烃基和二价卤化烃基中的一种，R26至R35各自是一价烃基、一价含氧烃基、一价含氮烃基、一价卤化烃基、一价卤代含氧烃基、一价卤代含氮烃基、和其中它们中的两种或更多种结合成一价的基团中的一种，R36至R39各自是氢基和一价烃基中的一种，R40和R41各自是氢基和一价烃基中的一种，R42和R43各自是氢基和一价烃基中的一种，以及R44至R46各自是一价烃基和一价卤化烃基中的一种。)
(5)
根据(4)的二次电池，其中，
二价卤化烃基是其中卤素基团取代二价烃基中的一个或多个氢基的基团，
卤素基团是氟基、氯基、溴基、和碘基中的一种，
一价含氧烃基是烷氧基，
一价含氮烃基是烷基氨基，
一价卤代含氧烃基是其中卤素基团取代一价含氧烃基中的一个或多个氢基的基团，以及
一价卤代含氮烃基是其中卤素基团取代一价含氮烃基中的一个或多个氢基的基团。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的二次电池，其中，非水电解液包含六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或两种。
(7)
根据(1)至(6)中任一项的二次电池，其中，
正极包含具有嵌入和脱嵌电极反应物的能力的正极活性物质，
负极包含具有嵌入和脱嵌电极反应物的能力的负极活性物质，
在正极活性物质和负极活性物质之间提供绝缘材料，并且
绝缘材料包含绝缘陶瓷和绝缘高分子化合物中的一种或两者。
(8)
根据(7)的二次电池，其中，
绝缘陶瓷包含氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、和氧化锆(ZrO2)中的一种或多种，并且
绝缘高分子化合物包含偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或两者。
(9)
根据(7)或(8)的二次电池，其中，
(1)在正极活性物质的表面上提供包含绝缘材料的第一绝缘层，
(2)在负极的表面上提供包含绝缘材料的第二绝缘层，
(3)在正极和负极之间提供隔膜，并且在隔膜的表面上提供包含绝缘材料的第三绝缘层，或
(4)提供包含非水电解液和支撑非水电解液的支撑高分子化合物的电解质层，且电解质层包含绝缘材料。
(10)
根据(1)至(9)中任一项的二次电池，其中，二次电池是锂二次电池。
(11)
一种二次电池用电解液，包含：
由式(1)表示的化合物；
由式(2)表示的化合物和由式(3)表示的化合物中的一种或两者；和
由式(4)至式(9)表示的化合物中的一种或多种，以及
非水电解液中由式(1)表示的化合物的含量在2.5mol/dm3至6mol/dm3的范围内，
M+[(Z1Y1)(Z2Y2)N]-…(1)
(其中，M是金属元素，Z1和Z2各自是氟基(-F)、一价烃基、和一价氟化烃基中的一种，Z1和Z2中的一个或两者是氟基和一价氟化烃基中的一种，Y1和Y2各自是磺酰基(-S(＝O)2-)和羰基(-C(＝O)-)中的一种。)
R1-CN…(2)
(其中，R1是一价烃基。)
R2-X-CN…(3)
(其中，R2是一价烃基，并且X是其中一个或多个醚键(-O-)和一个或多个二价烃基以任意顺序结合的基团。)
[化学式18]
(其中，R3和R4各自是氢基(-H)和一价烃基中的一种，R5至R8各自是氢基、一价饱和烃基、和一价不饱和烃基中的一种，R5至R8中的一个或多个是一价不饱和烃基，R9是由>CR10R11表示的基团，并且R10和R11各自是氢基和一价烃基中的一种。)
[化学式19]
(其中，R12至R15各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，R12至R15中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种，R16至R21各自是氢基、卤素基团、一价烃基、和一价卤化烃基中的一种，并且R16至R21中的一个或多个是卤素基团和一价卤化烃基中的一种。)
R22-(CN)n…(9)
(其中，R22是n价烃基，并且n是2或更大的整数。)
(12)
一种电池组，包括：
根据(1)至(10)中任一项的二次电池；
控制二次电池的运行的控制器；和
根据控制器的指令切换二次电池的运行的开关部。
(13)
一种电动车辆，包括：
根据(1)至(10)中任一项的二次电池；
将由二次电池供应的电力转换为驱动力的转换器；
根据驱动力运行的驱动部；和
控制二次电池的运行的控制器。
(14)
一种蓄电系统，包括：
根据(1)至(10)中任一项的二次电池；
由二次电池供应电力的一个或多个电气装置；和
由二次电池向一个或多个电气装置供应电力的控制器。
(15)
一种电动工具，包括：
根据(1)至(10)中任一项的二次电池；和
由二次电池供应电力的可移动部。
(16)
一种包括根据(1)至(10)中任一项的二次电池作为电力供应源的电子设备。
本申请要求基于2014年4月23日向日本专利局提交的日本专利申请号2014-089182的优先权，通过引用将该申请的全部内容结合于此。
应当理解的是，只要在所附权利要求或其等同物的范围内，则本领域技术人员可根据设计需求和其他因素做出各种变形、组合、子组合、以及更改。
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