[发明专利]电解液、电化学装置、电池组、电子装置、电动车辆、电力系统以及蓄电电源

说明书

本申请是申请日为2013年9月17日、申请号为201310425675.6、发明名称为“电解液、电解液的制造方法、以及电化学装置”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本公开涉及电解液、电解液的制造方法以及电化学装置。更具体地，本公开涉及合适的电解液、和用于制造这种例如被用作镁(Mg)离子电池的电解质层的电解液的方法、以及具有使用这种电解液的镁离子电池等的各种电化学装置。

背景技术

镁离子电池作为代替锂离子电池的下一代二次电池受到关注，因为与锂相比，镁是一种更加丰富的自然资源并且更便宜，可以通过氧化还原反应提取的每一单位体积的电量很大，并且当其被用于电池中时还具有高水平的安全性。

在过去，用于镁离子电池的镁电解液都使用醚溶剂。特别是，已报道了使用四氢呋喃(TFH)的电解液性能最好(参考JP-T-2003-512704，JP-A-2009-21085，以及Nature Communications第2卷，文章编号：427 DOI:doi:10.1038/ncomms1435)。

然而，由于诸如THF的醚溶剂的高度挥发性并且由于它们通常是有毒的，使其很难被处理。此外，使用醚溶剂的电解液的电位窗口(在电解液不降解的情况下可以应用的最大电压)最大约为3.0V，这是很小的。因此，不可能使用金属镁负电极来制造具有高电压的电池。

由于上述原因，已经对使用THF之外的溶剂的镁电解液进行了开发。结果，发现了可以在镁合金上使用的镁电解液(参考Electrochemistry Communications 16(2012)103-106)。

JP-A-2003-100347公开了非水电解质电池，该电池使用为非醚溶剂的烷基砜用于电解液。具体地，非水电解质电池包括：正电极、至少包括选自铝、钙和镁中的一种元素的负电极以及非水电解液。非水电解液包括，由R₁R₂SO₂表示的烷基砜(其中R₁和R₂表示烷基基团)以及在该烷基砜和有机溶剂的混合溶剂中的选自铝盐、钙盐和镁盐中的至少一种，所述有机溶剂溶解所述选自铝盐、钙盐和镁盐中的至少一种。作为该有机溶剂，至少使用选自γ-丁内酯、乙腈和碳酸亚丙酯中的一种。

发明内容

然而，在JP-T-2003-512704中，没有关于所公开的非水电解液是否可以用于金属镁或它是否表现镁的电化学可逆的沉淀(析出)/溶解反应的描述。因此，不管是JP-T-2003-512704也好，可以说能够用于金属镁的电解液仍然仅是醚溶剂。

因此，根据本公开的实施方式，提供了电解液、以及用于制造这种电解液的方法，这种电解液使用非醚溶剂，可以用于金属镁，并且可以表现镁的电化学可逆的沉淀/溶解反应。

根据本公开的另一个实施方式，提供了具有使用这种优良电解液的电池等的电化学装置。

参考附图，基于本说明书中的以下描述，上述的问题以及其它问题将变得清晰。

由于对解决上述问题的不懈研究，本发明人发现将镁盐溶解于由砜构成的溶剂中的电解液或将镁盐溶解于由砜和非极性溶剂构成的溶剂中的电解液作为可以用于金属镁的电解液是有效的。此外，本发明人实际上确认了对于金属镁这种电解液表现镁的可逆的沉淀/溶解反应，从而实现本公开。就本发明人所知，在过去没有关于使用砜溶剂的镁电解液表现出镁的电化学可逆的沉淀/溶解反应的报告。

根据本公开的实施方式，提供了包括由砜形成的溶剂以及溶解在溶剂中的镁盐的电解液。

该电解液是包含镁离子的非水电解液，由于镁盐在砜中溶解，该电解液包含镁离子。电解液一般包括具有砜被配位到镁的四配位二聚体结构(four-coordinate dimer structure)的镁络合物。