離子。
[0040]
[0041] 在該式中，R1表示氫、烷基、氟烷基或-CH2-O-R基團，并且R2表示用于形成至少含 有碳的環(huán)狀結構的官能團。當R1表示烷基或氟烷基時，其碳原子數(shù)例如為10或更少，優(yōu)選 6或更少，更優(yōu)選4或更少，并且還更優(yōu)選2或更少。特別優(yōu)選R1表示氫或者具有4個或更 少碳原子（優(yōu)選2個或更少碳原子）的烷基或氟烷基。含有N和R2的環(huán)狀結構可以是五 元環(huán)結構，六元環(huán)結構或者七元環(huán)結構。另外，含有N和R2的環(huán)狀結構可以是芳香族的或 者非芳香族的。另外，例如，優(yōu)選含有N和R2的環(huán)狀結構是吡咯烷結構、吡咯結構、哌啶結 構或者吡啶結構。各結構中的氫原子的一部分或者全部可以用氟原子取代。
[0042] 含醚材料的陰離子與氟離子電排斥，并且由此基本上不與氟離子反應。因此，含醚 材料的陰離子的種類不特別限定。含醚材料的陰離子的實例包括由雙（氟磺?；﹣啺?(FSA)陰離子或雙（三氟甲磺酰基）亞胺（TFSA)陰離子表示的亞胺陰離子、由六氟磷酸根 陰離子和三（五氟乙基）三氟磷酸根陰離子表示的磷酸根陰離子、四氟硼酸根（TFB)陰離 子和三氟甲磺酸根（triflate)陰離子。
[0043] 在本發(fā)明的實施方案中使用的溶劑可以是上述的含醚材料或者上述的含醚材料 與另外的溶劑的混合溶劑。含醚材料相對于全部溶劑的比例，例如為lOmol%或更多，優(yōu)選 30mol%或更多，更優(yōu)選50mol%或更多并且還更優(yōu)選70mol%或更多。
[0044] 作為其它的溶劑，可使用通常所使用的非水溶劑，并且其實例包括碳酸亞乙酯 (EC)、碳酸氟代亞乙酯（FEC)、碳酸二氟代亞乙酯（DFEC)、碳酸丙烯酯（PC)、碳酸二甲酯 (DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸甲乙酯（EMC)、碳酸亞丁酯（BC)、y-丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、乙腈、 1，2-二甲氧基甲烷、1，3-二甲氧基丙烷、二乙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲基亞砜 (DMSO)以及上述非水溶劑的任意混合物。
[0045] 2?氟化物鹽
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的氟化物鹽不特別限定，只要其能夠產(chǎn)生與活性物質(zhì)反應 的氟離子即可，并且可以是有機氟化物鹽或無機氟化物鹽。另外，氟化物鹽可以是離子液 體。
[0047] 氟化物鹽的陽離子不特別限定，并且其實例包括絡合陽離子。絡合陽離子的實例 包括烷基銨陽離子、烷基Il陽離子和烷基锍陽離子。烷基銨陽離子可以是例如由下式表示 的陽離子。
[0048]
[0049] 在該式中，R1至R4各自獨立地表示烷基或者氟烷基。R1至R4中的碳原子數(shù)例如 為10或更小，并且可以為5或更小或者可以為3或更小。
[0050] 氟化物鹽的陰離子不特別限定，只要其能夠產(chǎn)生與活性物質(zhì)反應的氟離子即可， 但優(yōu)選為F。
[0051] 電解液中的氟化物鹽的濃度例如在0. 4mol %至45mol %的范圍內(nèi)并且優(yōu)選在 0. 7mol %至IOmol %的范圍內(nèi)。
[0052] 3.氟離子電池用電解液
[0053] 在根據(jù)本發(fā)明的實施方案中，如圖IB所示，使用具有特定的陽離子結構的含醚材 料作為溶劑。因此，抑制了氟離子與溶劑之間的反應。在該實施方案中，由于使用該含醚材 料作為溶劑，因此陽離子相對于電解液中含有的氟離子的摩爾比大于1。該摩爾比例如為 1. 004或更大，優(yōu)選1. 02或更大，更優(yōu)選5或更大，并且還更優(yōu)選為10或更大。另一方面， 該摩爾比例如優(yōu)選為200或更小。另外，可從電解液中的氟離子和陽離子的濃度計算出該 摩爾比。這些濃度例如可使用 19F-NMR或1H-NMR來得到。
[0054] 在F(HF)x陰離子中，F(xiàn)不易于從HF解離。因此，可能難以充分地氟化活性物質(zhì)。 當X表示大于0的實數(shù)時，例如，滿足0〈x < 5。因此，優(yōu)選氟離子電池用電解液實質(zhì)上不含 有F(HF)x陰離子。"實質(zhì)上不含有F(HF)x陰離子"表示F(HF)x陰離子與電解液中存在的 全部陰離子的比例為〇? 5mol%或更小。F(HF)x陰離子的比例優(yōu)選為0? 3mol%或更小。
[0055] B?氟離子電池
[0056] 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的氟離子電池的一個例子的截面示意圖。圖 2中所示的氟離子電池10包括：正極活性物質(zhì)層1、負極活性物質(zhì)層2、形成于該正極活性 物質(zhì)層1與該負極活性物質(zhì)層2之間的電解質(zhì)層3、收集正極活性物質(zhì)層1的電流的正極 集電體4、收集負極活性物質(zhì)層2的電流的負極集電體5、以及容納這些部件的電池殼體6。 另外，電解質(zhì)層3含有上述的"A.氟離子電池用電解液"。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案，通過使用上述的氟離子電池用電解液，能夠提供具有高 容量的氟離子電池。以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的實施方案的氟離子電池的各個構成。
[0058] 1 ?電解質(zhì)層
[0059] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電解質(zhì)層是形成于正極活性物質(zhì)層與負極活性物質(zhì)層 之間的層。在該實施方案中，電解質(zhì)層含有上述的氟離子電池用電解液。電解質(zhì)層的厚度 根據(jù)電池的構成而變化很大并且不特別限定。
[0060] 2?正極活性物質(zhì)層
[0061] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的正極活性物質(zhì)層至少含有正極活性物質(zhì)。除了正極活性 物質(zhì)以外，正極活性物質(zhì)層還可以含有導電材料和粘結劑中的至少一者。
[0062] 典型地，根據(jù)該實施方案的正極活性物質(zhì)是在放電期間被脫氟的活性物質(zhì)。正極 活性物質(zhì)的實例包括金屬單質(zhì)、合金、金屬氧化物以及上述正極活性物質(zhì)的氟化物。正極活 性物質(zhì)中含有的金屬元素的實例包括Cu、Ag、Ni、Co、Pb、Ce、Mn、Au、Pt、Rh、V、Os、Ru、Fe、 Cr、Bi、Nb、Sb、Ti、Sn和Zn。在這些之中，優(yōu)選使用Cu、CuFx、Fe、FeFx、Ag和AgFj^為正極 活性物質(zhì)。在上面的描述中，x表示大于0的實數(shù)。優(yōu)選使用Cu和CuFx，因為它們具有高 的能量密度。另外，正極活性物質(zhì)的其它實例包括碳材料及其氟化物。碳材料的實例包括 石墨、焦炭和碳納米管。另外，正極活性物質(zhì)的進一步的其它實例包括聚合物材料。聚合物 材料的實例包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔和聚噻吩。
[0063] 導電材料不特別限定，只要其具有所希望的電子傳導性即可，并且例如，可使用碳 材料。碳材料的實例包括炭黑，例如乙炔黑、科琴黑、爐法炭黑和熱解炭黑。另一方面，粘結 劑不特別限定，只要其在化學方面和電方面穩(wěn)定即可，并且其實例包括氟基粘結劑，例如聚 偏二氟乙烯（PVDF)和聚四氟乙烯（PTFE)。另外，從容量的觀點考慮，正極活性物質(zhì)層中的 正極活性物質(zhì)的含量越高越好。另外，正極活性物質(zhì)層的厚度根據(jù)電池的構成而變化很大 并且不特別限定。
[0064] 3?負極活性物質(zhì)層
[0065] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的負極活性物質(zhì)層至少含有負極活性物質(zhì)。除了負極活性 物質(zhì)以外，負極活性物質(zhì)層還可含有導電材料和粘結劑中的至少一者。
[0066] 典型地，根據(jù)該實施方案的負極活性物質(zhì)是在放電期間被氟化的活性物質(zhì)。另外， 作為負極活性物質(zhì)，可選擇電位低于正極活性物質(zhì)的任意的活性物質(zhì)。因此，上述正極活性 物質(zhì)可作為負極活性物質(zhì)使用。負極活性物質(zhì)的實例包括金屬單質(zhì)、合金、金屬氧化物以及 上述負極活性物質(zhì)的氟化物。負極活性物質(zhì)中含有的金屬元素的實例包括La、Ca、Al、Eu、 Li、Si、Ge、Sn、In、V、Cd、Cr、Fe、Zn、Ga、Ti、Nb、Mn、Yb、Zr、Sm、Ce、Mg和Pb。在這些之中， 優(yōu)選使用Mg、MgFx、Al、A1FX、Ce、CeFx、Ca、CaFx、Pb和PbFx作為負極活性物質(zhì)。在上面的描 述中，X表示大于0的實數(shù)。另外，作為負極活性物質(zhì)，也可以使用上述的碳材料和聚合物 材料。
[0067] 作為導電材料和粘結劑，可使用與上面在正極活性物質(zhì)層中所述的那些相同的材 料。另外，從容量的觀點考慮，負極活性物質(zhì)層中的負極活性物質(zhì)的含量越高越好。另外， 負極活性物質(zhì)層的厚度根據(jù)電池的構成而變化很大并且不特別限定。
[0068] 4?其它構成
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的氟離子電池至少包括上述的負極活性物質(zhì)層、正極活性 物質(zhì)層和電解質(zhì)層。典型地，氟離子電池還包括收集正極活性物質(zhì)層的電流的正極集電體、 以及收集負極活性物質(zhì)層的電流的負極集電體。集電