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JP2014522078A - 電池電解質用材料および使用方法 - Google Patents

電池電解質用材料および使用方法 Download PDF

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JP2014522078A JP2014514635A JP2014514635A JP2014522078A JP 2014522078 A JP2014522078 A JP 2014522078A JP 2014514635 A JP2014514635 A JP 2014514635A JP 2014514635 A JP2014514635 A JP 2014514635A JP 2014522078 A JP2014522078 A JP 2014522078A
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Abstract

本明細書に記載されているのは、電池内に組み入れられたときに、いくつかの望ましい特徴、例えば、高温高電圧までの電池サイクリングの間における高い安定性、高い放電容量、高いクーロン効率、ならびに充電および放電のいくつかのサイクルに亘る放電容量およびクーロン効率の優れた維持を実現する、電解液中で用いるための材料である。いくつかの実施形態において、高電圧電解液は、ベース電解液、およびこれらの望ましい性能特性を与える一組の添加剤化合物を含む。

Description

[001] 本出願は、下記の出願のそれぞれの優先権および利益を主張する。「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」と題された２０１１年６月９日に出願された米国特許仮出願第６１／４９５，３１８号；「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」と題された２０１１年１０月４日に出願された米国特許仮出願第６１／５４３，２６２号；「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」と題された２０１２年２月１０日に出願された米国特許仮出願第６１／５９７，５０９号；および「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ」と題された２０１２年４月３０日に出願された米国特許出願第１３／４５９，７０２号（これらの出願のそれぞれは、参照により本明細書中に組み込まれている）。
[002] 本発明は、概して電池電解液に関する。より具体的には、本発明は、電池の安定性、例えば、高電圧安定性、熱安定性、電気化学的安定性、および化学的安定性の１つまたは複数を改善するための電池電解液に関する。
[003] 電解液は、イオンを輸送し、電池における電極の間の電気的接触を防止する働きをする。有機カーボネート系電解液は、リチウム−イオン（「Ｌｉ−イオン」）電池において最も一般に使用されており、より最近では、スルホン、シラン、およびニトリル系の新規な分類の電解液を開発する努力がなされてきた。残念ながら、これらの従来の電解液は一般的には、４．５Ｖ超または他の高電圧では不安定であるため、高電圧では作動できない。高電圧にて従来の電解液は、例えば、正極材料の存在下で触媒的な酸化によって分解されて、電池の性能および安全性の両方に影響を与える望ましくない生成物を生成し得る。
[004] Ｌｉ−イオン電池の場合、コバルトおよびニッケル含有ホスフェート、フルオロホスフェート、フルオロスルフェート、スピネル、およびシリケートは、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＭｎ2Ｏ4、および他の一般に使用される正極材料よりも高いエネルギー密度を有すると報告されてきた。しかしながら、これらの正極材料は、４．５Ｖ超の酸化還元電位をも有し、より高い電圧での電池の作動が可能であるが、電池において激しい電解液分解をももたらす可能性がある。より高い電圧プラットフォームにおいてより高いエネルギー密度を達成するための正極材料を使用するために、少なくとも正極材料の酸化還元電位まで、または正極材料の酸化還元電位を超えて、電解質分解という大きな課題に対して取り組むべきである。
[005] 有機カーボネート系電解液および他の分類の電解液の両方についての別の問題は、高温での化学的安定性である。低電圧においてでさえ、高温によって、従来の電解液は、例えば、正極材料の存在下での触媒的な酸化によって分解し、電池の性能および安全性の両方に影響を与える望ましくない生成物を生成する要因となり得る。
[006] この背景に対して、本明細書に記載されている電解液ならびに関連する方法および系を開発する必要性が生じた。本明細書において開示されている本発明の特定の実施形態は、これらおよび他の課題に取り組む。
[007] 本発明のある実施形態は、高電圧電池用電解質および電解液を対象とする。電解液は、リチウム塩、非水溶媒、および式（Ｉ）で表される化合物を含む。
Figure 2014522078
 （式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、それぞれ独立に、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルキル基、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルケニル基、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルキニル基、ならびに置換および無置換Ｃ5〜Ｃ20アリール基からなる群より選択され、
Ｘは、窒素または酸素であり、
Ｙは、水素化物基、ハロ基、ヒドロキシ基、チオ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、ケイ素含有基、リン含有基、および硫黄含有基からなる群より選択される。）
ある実施形態において、電解液は、約４．２Ｖ超の電圧での高電圧電池における電気化学的安定性を特徴とする。ある実施形態において、電解液は、電池が高温での環境中で作動するときの電気化学的安定性を特徴とする。
[008] 本発明の特定の実施形態は、第１の比容量を特徴とする負極活物質を有する負極と、第２の比容量を特徴とする正極活物質を有する正極と、リチウム塩、非水溶媒、および上記式（Ｉ）で表される化合物を含む電解液とを含む、電池を対象とする。電池が約４．２Ｖ超の定格充電電圧によって示されるように、第１の比容量および第２の比容量はマッチングしている。ある実施形態において、電池は、約４．９Ｖ〜約４．２Ｖの電圧範囲に亘る約０．０１Ｃの電流での放電時における少なくとも約１０ｍＡｈ／（活物質のｇ）の比容量を特徴とする正極活物質を含む。特定の実施形態において、電池が摂氏約５０度の温度での環境中で作動したとき、電池は、初回サイクルから１００サイクルにおいて、少なくとも約９０％のクーロン効率を有する。
[009] 本発明の他の実施形態は、このような高電圧および高温電解液を含む電池を形成し、コンディショニングし、作動させる方法を対象とする。例えば、電池を作動するまたは使用する方法は、電池を準備することと、このような電池をサイクル運転し、家庭用電化製品、携帯用電化製品、ハイブリッド車、電気自動車、動力工具、電力網、軍事用途、および航空宇宙用途のために動力を供給することとを含み得る。例えば、電池を形成する方法は、負極を準備することと、正極を準備することと、電解液を準備して、負極と正極との間の電流の流れを促進することとを含むことができる。電解液には、本発明の特定の実施形態の電解液を含むことができる。電池を形成する方法は、電解液の安定化添加化合物をその誘導体に転化することをも含み得る。
[010] 本発明の他の態様および実施形態もまた意図される。上記の概要および下記の詳細な説明は、本発明を任意の特定の実施形態に制限することを意味せず、単に本発明のいくつかの実施形態を記載することを意味するものである。
[011]本発明の一実施形態によって組み入れられたＬｉ−イオン電池を図示する。 [012]本発明の一実施形態による、Ｌｉ−イオン電池の作動、および添加剤化合物を含む電解液の限定されない例示的な作動の図示を示す。 [013]本発明の一実施形態による、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合のクーロン効率を比較したものである。 [014]本発明の一実施形態による、２５℃でのいくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [015]本発明の一実施形態による、５０℃での容量維持率の測定の結果を図４上に重ね合わせたものである。 [016]本発明の一実施形態による、安定化剤の濃度に対する５０サイクル目における容量維持率のプロットである。 [017]本発明の一実施形態による、安定化剤の濃度に対する５０サイクル目におけるクーロン効率のプロットである。 [018]本発明の一実施形態による、１サイクル目から３サイクル目についての重ね合わせたサイクリックボルタモグラムを示す。 [019]本発明の一実施形態による、４サイクル目から６サイクル目についての重ね合わせたサイクリックボルタモグラムを示す。 [020]本発明の一実施形態による、エージング後のいくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [021]本発明の一実施形態による、ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料を使用したときについての、５０℃でのいくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [022]本発明の一実施形態による、ＬｉＭｎ2Ｏ4正極材料を使用したときについての、５０℃でのいくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [023]本発明の一実施形態による、５０℃での開回路電圧測定を示す。 [024]本発明の一実施形態による、５０℃での定電圧での残存電流測定を示す。 [025]本発明の一実施形態による、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [026]本発明の一実施形態による、ケイ素を含む安定化剤およびケイ素を含まない安定化剤による容量維持率を比較したものである。 [027]本発明の一実施形態による、様々なケイ素含有安定化剤を含む電池セルについての５０サイクル目における放電時の比容量を比較したものである。 [028]本発明の一実施形態による、いくつかのサイクルに亘るケイ素含有安定化剤の容量維持率を比較したものである。 [029]本発明の一実施形態による、従来の電解液中でのケイ素含有安定化剤を用いた場合と用いない場合の１００サイクル目における放電時の比容量を比較したものである。 [030]本発明の一実施形態による、ケイ素含有安定化剤を用いた場合と用いない場合の異なる温度での放電時における比容量を比較したものである。 [031]本発明の一実施形態による、様々な正極材料を使用したときについてのケイ素含有安定化剤を用いた場合と用いない場合の２５サイクル目における容量維持率を比較したものである。 [032]本発明の一実施形態による、約４．５Ｖ、約４．９Ｖ、および約５．１Ｖで５０℃にて約１０時間保持した電池セルについての残存電流測定を示す。 [033]本発明の一実施形態による、ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料についての、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合のクーロン効率を比較したものである。 [034]本発明の一実施形態による、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料についての、５０℃での８日間の貯蔵後のいくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の放電時における比容量を比較したものである。 [035]本発明の一実施形態による、異なる充電および放電レートでの、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [036]本発明の一実施形態による、ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料を使用したときについての、室温での安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。 [037]本発明の一実施形態による、安定化剤を用いた場合と用いない場合の充電の間の１サイクル目および１００サイクル目における電圧プロファイルを示す。 [038]本発明の一実施形態による、安定化剤を用いた場合と用いない場合の、放電の間の３サイクル目における電圧プロファイルを記載する。 [039]１サイクル目における、安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルのクーロン効率を比較したものである。 [040]本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 [041]本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時の初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 [042]本発明の一実施形態による、１サイクル目における安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルのクーロン効率を比較したものである。 [043]本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時の初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 [044]本発明の一実施形態による、１サイクル目における安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルのクーロン効率を比較したものである。 [045]本発明の一実施形態による、１サイクル目における安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルのクーロン効率を比較したものである。 [046]本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時の初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 [047]本発明の一実施形態による、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルのエネルギー効率を比較したものである。 [048] 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。 本発明の一実施形態による、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る安定化剤を用いた場合と用いない場合の電池セルの容量維持率を比較したものである。
[049] 下記の定義は、本発明のいくつかの実施形態に関して記載される態様のいくつかに適用する。これらの定義は、ここの記載から同様に拡張される。それぞれの用語は、記載、図面、および実施例に亘ってさらに説明および例示される。この記載における用語のいかなる解釈も、本明細書において示される記載、図面、および実施例の全体を考慮に入れるべきである。
[050] 本明細書において用いられる場合、単数の用語である「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明らかにそれ以外のことの指示がない限り、複数形の対象をも含む。したがって、例えば、ある対象について言及することは、文脈によって明らかにそれ以外の指示がない限り、複数の対象をも含み得る。
[051] 本明細書において用いられる場合、「組」という用語は、１つまたは複数の対象の集合物を指す。したがって、例えば、一組の対象は、単一の対象または複数の対象を含み得る。ある一組の対象は、その組のメンバーと称することもできる。ある一組の対象は、同一であっても異なっていてもよい。場合によっては、ある一組の対象は、１つまたは複数の共通の特性を共有し得る。
[052] 本明細書において用いられる場合、「実質的に」および「実質的」という用語は、かなりの度合いまたは程度を指す。ある事象または状況と併せて用いられるとき、これらの用語は、その事象または状況が正確に起こる例、およびその事象または状況が近似して起こる例（本明細書に記載されている実施形態の典型的な許容範囲またはばらつきを構成する例など）を指すことができる。
[053] 本明細書において用いられる場合、「サブミクロン範囲」という用語は、約１μｍ未満または約１，０００ｎｍ未満、例えば、約９９９ｎｍ未満、約９００ｎｍ未満、約８００ｎｍ未満、約７００ｎｍ未満、約６００ｎｍ未満、約５００ｎｍ未満、約４００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、または約２００ｎｍ未満、および約１ｎｍまで、またはそれ未満の寸法の一般的範囲を指す。場合によっては、この用語は、例えば、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍ、約３００ｎｍ〜約４００ｎｍ、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍ、約６００ｎｍ〜約７００ｎｍ、約７００ｎｍ〜約８００ｎｍ、約８００ｎｍ〜約９００ｎｍ、または約９００ｎｍ〜約９９９ｎｍのような、一般的範囲内の特定のサブ範囲を指すことができる。
[054] 本明細書において用いられる場合、「典型元素」という用語は、ＩＡ族（または１族）、ＩＩＡ族（または２族）、ＩＩＩＡ族（または１３族）、ＩＶＡ族（または１４族）、ＶＡ族（または１５族）、ＶＩＡ族（または１６族）、ＶＩＩＡ族（または１７族）、およびＶＩＩＩＡ族（または１８族）のいずれかにおける化学元素を指す。典型元素は、ｓブロック元素またはｐブロック元素と称されることもある。
[055] 本明細書において用いられる場合、「遷移金属」という用語は、ＩＶＢ族（または４族）、ＶＢ族（または５族）、ＶＩＢ族（または６族）、ＶＩＩＢ族（または７族）、ＶＩＩＩＢ族（または８族、９族、および１０族）、ＩＢ族（または１１族）、ならびにＩＩＢ族（または１２族）のいずれかにおける化学元素を指す。遷移金属は、ｄブロック元素と称されることもある。
[056] 本明細書において用いられる場合、「希土類元素」という用語は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕのいずれかを指す。
[057] 本明細書において用いられる場合、「ハロゲン」という用語は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、およびＡｔのいずれかを指す。
[058] 本明細書において用いられる場合、「カルコゲン」という用語は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、およびＰｏのいずれかを指す。
[059] 本明細書において用いられる場合、「ヘテロ原子」という用語は、炭素原子または水素原子ではない任意の原子を指す。ヘテロ原子としては、ハロゲン、カルコゲン、ＩＩＩＡ族（または１３族）元素、炭素以外のＩＶＡ族（または１４族）元素、およびＶＡ族（または１５族）元素の原子が挙げられる。
[060] 本明細書において用いられる場合、「アルカン」という用語は、本明細書における「アルカン」のより具体的な定義を含む飽和炭化水素を指す。特定の実施形態について、アルカンは、１〜１００個の炭素原子を含むことができる。「低級アルカン」という用語は、１〜２０個の炭素原子、例えば、１〜１０個の炭素原子を含むアルカンを指し、一方、「高級アルカン」という用語は、２０個超の炭素原子、例えば、２１〜１００個の炭素原子を含むアルカンを指す。「分岐状アルカン」という用語は、１つまたは複数の分岐を含むアルカンを指し、一方、「枝分かれしていないアルカン」という用語は、直鎖状のアルカンを指す。「シクロアルカン」という用語は、１つまたは複数の環状構造を含むアルカンを指す。「ヘテロアルカン」という用語は、その炭素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヘテロ原子、例えば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ、Ｆ、およびＰにより置き換えられたアルカンを指す。「置換アルカン」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基、例えば、ハロ基により置き換えられたアルカンを指し、一方、「無置換アルカン」という用語は、このような置換基を有していないアルカンを指す。上記の用語の組合せは、特性の組合せを有するアルカンを指すために使用することができる。例えば、「分岐状低級アルカン」という用語は、１〜２０個の炭素原子および１つまたは複数の分岐を含むアルカンを指すために使用することができる。アルカンの例としては、メタン、エタン、プロパン、シクロプロパン、ブタン、２−メチルプロパン、シクロブタン、およびその荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[061] 本明細書において用いられる場合、「アルキル基」という用語は、本明細書における「アルキル」のより具体的な定義を含むアルカンの１価の形態を指す。例えば、アルキル基は、その水素原子の１つが取り外されて別の基への結合が可能となったアルカンとして描くことができる。「低級アルキル基」という用語は、低級アルカンの１価の形態を指し、一方、「高級アルキル基」という用語は、高級アルカンの１価の形態を指す。「分岐状アルキル基」という用語は、分岐状アルカンの１価の形態を指し、一方、「枝分かれしていないアルキル基」という用語は、枝分かれしていないアルカンの１価の形態を指す。「シクロアルキル基」という用語は、シクロアルカンの１価の形態を指し、「ヘテロアルキル基」という用語は、ヘテロアルカンの１価の形態を指す。「置換アルキル基」という用語は、置換アルカンの１価の形態を指し、一方、「無置換アルキル基」という用語は、無置換アルカンの１価の形態を指す。アルキル基の例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、シクロブチル、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[062] 本明細書において用いられる場合、「アルキレン基」という用語は、本明細書における「アルキレン基」のより具体的な定義を含むアルカンの２価の形態を指す。例えば、アルキレン基は、その水素原子の２つが取り外されて１つまたは複数のさらなる基への結合が可能となったアルカンとして描くことができる。「低級アルキレン基」という用語は、低級アルカンの２価の形態を指し、一方、「高級アルキレン基」という用語は、高級アルカンの２価の形態を指す。「分岐状アルキレン基」という用語は、分岐状アルカンの２価の形態を指し、一方、「枝分かれしていないアルキレン基」という用語は、枝分かれしていないアルカンの２価の形態を指す。「シクロアルキレン基」という用語は、シクロアルカンの２価の形態を指し、「ヘテロアルキレン基」という用語は、ヘテロアルカンの２価の形態を指す。「置換アルキレン基」という用語は、置換アルカンの２価の形態を指し、一方、「無置換アルキレン基」という用語は、無置換アルカンの２価の形態を指す。アルキレン基の例としては、メチレン、エチレン、プロピレン、２−メチルプロピレン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[063] 本明細書において用いられる場合、「アルケン」という用語は、本明細書における「アルケン」のより具体的な定義を含む１つまたは複数の炭素−炭素二重結合を含む不飽和炭化水素を指す。特定の実施形態について、アルケンは、２〜１００個の炭素原子を含むことができる。「低級アルケン」という用語は、２〜２０個の炭素原子、例えば、２〜１０個の炭素原子を含むアルケンを指し、一方、「高級アルケン」という用語は、２０個超の炭素原子、例えば、２１〜１００個の炭素原子を含むアルケンを指す。「シクロアルケン」という用語は、１つまたは複数の環状構造を含むアルケンを指す。「ヘテロアルケン」という用語は、その炭素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヘテロ原子、例えば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ、Ｆ、およびＰにより置き換えられたアルケンを指す。「置換アルケン」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基、例えば、ハロ基により置き換えられたアルケンを指し、一方、「無置換アルケン」という用語は、このような置換基を有していないアルケンを指す。上記の用語の組合せを使用して、特性の組合せを有するアルケンを指すことができる。例えば、「置換低級アルケン」という用語を使用して、１〜２０個の炭素原子および１つまたは複数の置換基を含むアルケンを指すことができる。アルケンの例としては、エテン、プロペン、シクロプロペン、１−ブテン、ｔｒａｎｓ−２ブテン、ｃｉｓ−２−ブテン、１，３−ブタジエン、２−メチルプロペン、シクロブテン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[064] 本明細書において用いられる場合、「アルケニル基」という用語は、本明細書における「アルケニル基」のより具体的な定義を含むアルケンの１価の形態を指す。例えば、アルケニル基は、その水素原子の１つが取り外されて別の基への結合が可能となったアルケンとして描くことができる。「低級アルケニル基」という用語は、低級アルケンの１価の形態を指し、一方、「高級アルケニル基」という用語は、高級アルケンの１価の形態を指す。「シクロアルケニル基」という用語は、シクロアルケンの１価の形態を指し、「ヘテロアルケニル基」という用語は、ヘテロアルケンの１価の形態を指す。「置換アルケニル基」という用語は、置換アルケンの１価の形態を指し、一方、「無置換アルケニル基」という用語は、無置換アルケンの１価の形態を指す。アルケニル基の例としては、エテニル、２−プロペニル（すなわち、アリル）、イソプロペニル、シクロプロペニル、ブテニル、イソブテニル、ｔ−ブテニル、シクロブテニル、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[065] 本明細書において用いられる場合、「アルケニレン基」という用語は、本明細書における「アルケニレン基」のより具体的な定義を含むアルケンの２価の形態を指す。例えば、アルケニレン基は、その水素原子の２つが取り外されて１つまたは複数のさらなる基への結合が可能となったアルケンとして描くことができる。「低級アルケニレン基」という用語は、低級アルケンの２価の形態を指し、一方、「高級アルケニレン基」という用語は、高級アルケンの２価の形態を指す。「シクロアルケニレン基」という用語は、シクロアルケンの２価の形態を指し、「ヘテロアルケニレン基」という用語は、ヘテロアルケンの２価の形態を指す。「置換アルケニレン基」という用語は、置換アルケンの２価の形態を指し、一方、「無置換アルケニレン基」という用語は、無置換アルケンの２価の形態を指す。アルケニル基の例としては、エテニレン、プロペニレン、２−メチルプロペニレン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[066] 本明細書において用いられる場合、「アルキン」という用語は、本明細書における「アルキン」のより具体的な定義を含む１つまたは複数の炭素−炭素三重結合を含む不飽和炭化水素を指す。いくつかの実施形態において、アルキンは、１つまたは複数の炭素−炭素二重結合を含むこともできる。特定の実施形態について、アルキンは、２〜１００個の炭素原子を含むことができる。「低級アルキン」という用語は、２〜２０個の炭素原子、例えば、２〜１０個の炭素原子を含むアルキンを指し、一方、「高級アルキン」という用語は、２０個超の炭素原子、例えば、２１〜１００個の炭素原子を含むアルキンを指す。「シクロアルキン」という用語は、１つまたは複数の環状構造を含むアルキンを指す。「ヘテロアルキン」という用語は、その炭素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヘテロ原子、例えば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ、Ｆ、およびＰにより置き換えられたアルキンを指す。「置換アルキン」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基、例えば、ハロ基により置き換えられたアルキンを指し、一方、「無置換アルキン」という用語は、このような置換基を有していないアルキンを指す。上記の用語の組合せを使用して、特性の組合せを有するアルキンを指すことができる。例えば、「置換低級アルキン」という用語を使用して、１〜２０個の炭素原子および１つまたは複数の置換基を含むアルキンを指すことができる。アルキンの例としては、エチン（すなわち、アセチレン）、プロピン、１−ブチン、１−ブテン−３−イン、１−ペンチン、２−ペンチン、３−ペンテン−１−イン、１−ペンテン−４−イン、３−メチル−１−ブチン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[067] 本明細書において用いられる場合、「アルキニル基」という用語は、本明細書における「アルキニル基」のより具体的な定義を含むアルキンの１価の形態を指す。例えば、アルキニル基は、その水素原子の１つが取り外されて別の基への結合が可能となったアルキンとして描くことができる。「低級アルキニル基」という用語は、低級アルキンの１価の形態を指し、一方、「高級アルキニル基」という用語は、高級アルキンの１価の形態を指す。「シクロアルキニル基」という用語は、シクロアルキンの１価の形態を指し、「ヘテロアルキニル基」という用語は、ヘテロアルキンの１価の形態を指す。「置換アルキニル基」という用語は、置換アルキンの１価の形態を指し、一方、「無置換アルキニル基」という用語は、無置換アルキンの１価の形態を指す。アルキニル基の例としては、エチニル、プロピニル、イソプロピニル、ブチニル、イソブチニル、ｔ−ブチニル、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[068] 本明細書において用いられる場合、「アルキニレン基」という用語は、本明細書における「アルキニレン基」のより具体的な定義を含むアルキンの２価の形態を指す。例えば、アルキニレン基は、その水素原子の２つが取り外されて分子の１つまたは複数のさらなる基への結合が可能となったアルキンとして描くことができる。「低級アルキニレン基」という用語は、低級アルキンの２価の形態を指し、一方、「高級アルキニレン基」という用語は、高級アルキンの２価の形態を指す。「シクロアルキニレン基」という用語は、シクロアルキンの２価の形態を指し、「ヘテロアルキニレン基」という用語は、ヘテロアルキンの２価の形態を指す。「置換アルキニレン基」という用語は、置換アルキンの２価の形態を指し、一方、「無置換アルキニレン基」という用語は、無置換アルキンの２価の形態を指す。アルキニレン基の例としては、エチニレン、プロピニレン、１−ブチニレン、１−ブテン−３−イニレン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[069] 本明細書において用いられる場合、「アレーン」という用語は、本明細書における「アレーン」のより具体的な定義を含む芳香族炭化水素を指す。特定の実施形態について、アレーンは、５〜１００個の炭素原子を含むことができる。「低級アレーン」という用語は、５〜２０個の炭素原子、例えば、５〜１４個の炭素原子を含むアレーンを指し、一方、「高級アレーン」という用語は、２０個超の炭素原子、例えば、２１〜１００個の炭素原子を含むアレーンを指す。「単環式アレーン」という用語は、単一の芳香族環状構造を含むアレーンを指し、一方、「多環式アレーン」という用語は、複数の芳香族環状構造、例えば、炭素−炭素結合を介して結合している、または共に縮合している２つ以上の芳香族環状構造を含むアレーンを指す。「ヘテロアレーン」という用語は、その炭素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヘテロ原子、例えば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ、Ｆ、およびＰにより置き換えられたアレーンを指す。「置換アレーン」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｎ−置換アミノ基、シリル基、およびシロキシ基により置き換えられたアレーンを指し、一方、「無置換アレーン」という用語は、このような置換基を有していないアレーンを指す。上記の用語の組合せを使用して、特性の組合せを有するアレーンを指すことができる。例えば、「単環式低級アルケン」という用語を使用して、５〜２０個の炭素原子および単一の芳香族環状構造を含むアレーンを指すことができる。アレーンの例としては、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[070] 本明細書において用いられる場合、「アリール基」という用語は、本明細書における「アリール基」のより具体的な定義を含むアレーンの１価の形態を指す。例えば、アリール基は、その水素原子の１つが取り外されて別の基への結合が可能となったアレーンとして描くことができる。「低級アリール基」という用語は、低級アレーンの１価の形態を指し、一方、「高級アリール基」という用語は、高級アレーンの１価の形態を指す。「単環式アリール基」という用語は、単環式アレーンの１価の形態を指し、一方、「多環式アリール基」という用語は、多環式アレーンの１価の形態を指す。「ヘテロアリール基」という用語は、ヘテロアレーンの１価の形態を指す。「置換アリール基」という用語は、置換アレーンの１価の形態を指し、一方、「無置換アレーン基」という用語は、無置換アレーンの１価の形態を指す。アリール基の例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、キノリル、イソキノリル、およびそれらの荷電、ヘテロ、または置換の形態が挙げられる。
[071] 本明細書において用いられる場合、「イミン」という用語は、本明細書における「イミン」のより具体的な定義を含む１つまたは複数の炭素−窒素二重結合を含む有機化合物を指す。特定の実施形態について、イミンは、１〜１００個の炭素原子を含むことができる。「低級イミン」という用語は、１〜２０個の炭素原子、例えば、１〜１０個の炭素原子を含むイミンを指し、一方、「高級イミン」という用語は、２０個超の炭素原子、例えば、２１〜１００個の炭素原子を含むイミンを指す。「シクロイミン」という用語は、１つまたは複数の環状構造を含むイミンを指す。「ヘテロイミン」という用語は、その炭素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヘテロ原子、例えば、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏ、Ｆ、およびＰにより置き換えられたイミンを指す。「置換イミン」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基、例えば、ハロ基により置き換えられたイミンを指し、一方、「無置換イミン」という用語は、このような置換基を有していないイミンを指す。上記の用語の組合せを使用して、特性の組合せを有するイミンを指すことができる。例えば、「置換低級イミン」という用語を使用して、１〜２０個の炭素原子および１つまたは複数の置換基を含むイミンを指すことができる。イミンの例としては、Ｒ1ＣＨ＝ＮＲ2が挙げられ、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、水素化物基、アルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基から選択される。
[072] 本明細書において用いられる場合、「イミニル基」という用語は、本明細書における「イミニル」のより具体的な定義を含むイミンの１価の形態を指す。例えば、イミニル基は、その水素原子の１つが取り外されて別の基への結合が可能となったイミンとして描くことができる。「低級イミニル基」という用語は、低級イミンの１価の形態を指し、一方、「高級イミニル基」という用語は、高級イミンの１価の形態を指す。「シクロイミニル基」という用語は、シクロイミンの１価の形態を指し、「ヘテロイミニル基」という用語は、ヘテロイミンの１価の形態を指す。「置換イミニル基」という用語は、置換イミンの１価の形態を指し、一方、「無置換イミニル基」という用語は、無置換イミンの１価の形態を指す。イミニル基の例としては、−Ｒ1ＣＨ＝ＮＲ2、Ｒ3ＣＨ＝ＮＲ4−、−ＣＨ＝ＮＲ5、およびＲ6ＣＨ＝Ｎ−が挙げられ、Ｒ1およびＲ4は、それぞれ独立に、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択され、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、およびＲ6は、それぞれ独立に、水素化物基、アルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基から選択される。
[073] 本明細書において用いられる場合、「アルコール」という用語は、１つまたは複数のヒドロキシ基を含む有機化合物を指す。特定の実施形態について、アルコールは、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のヒドロキシ基により置き換えられた置換炭化水素、例えば、置換アレーンと称することもできる。アルコールの例としては、ＲＯＨが挙げられ、Ｒは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択される。
[074] 本明細書において用いられる場合、「ケトン」という用語は、形態：−ＣＯ−の１つまたは複数の基を含む分子を指す。ケトンの例としては、Ｒ1−ＣＯ−Ｒ2が挙げられ、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基、およびＲ3−ＣＯ−Ｒ4−ＣＯ−Ｒ5から選択され、Ｒ3およびＲ5は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ4は、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択される。
[075] 本明細書において用いられる場合、「カルボン酸」という用語は、１つまたは複数のカルボキシ基を含む有機化合物を指す。特定の実施形態について、カルボン酸は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数のカルボキシ基により置き換えられた置換炭化水素、例えば、置換アレーンと称することもできる。カルボン酸の例としては、ＲＣＯＯＨが挙げられ、Ｒは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択される。
[076] 本明細書において用いられる場合、「水素化物基」という用語は、−Ｈを指す。
[077] 本明細書において用いられる場合、「ハロ基」という用語は、−Ｘを指し、Ｘは、ハロゲンである。ハロ基の例としては、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードが挙げられる。
[078] 本明細書において用いられる場合、「ヒドロキシ基」という用語は、−ＯＨを指す。
[079] 本明細書において用いられる場合、「アルコキシ基」という用語は、−ＯＲを指し、Ｒは、アルキル基である。
[080] 本明細書において用いられる場合、「アルケノキシ基」という用語は、−ＯＲを指し、Ｒは、アルケニル基である。
[081] 本明細書において用いられる場合、「アルキノキシ基」という用語は、−ＯＲを指し、Ｒは、アルキニル基である。
[082] 本明細書において用いられる場合、「アリールオキシ基」という用語は、−ＯＲを指し、Ｒは、アリール基である。
[083] 本明細書において用いられる場合、「カルボキシ基」という用語は、−ＣＯＯＨを指す。
[084] 本明細書において用いられる場合、「アルキルカルボニルオキシ基」という用語は、ＲＣＯＯ−を指し、Ｒは、アルキル基である。
[085] 本明細書において用いられる場合、「アルケニルカルボニルオキシ基」という用語は、ＲＣＯＯ−を指し、Ｒは、アルケニル基である。
[086] 本明細書において用いられる場合、「アルキニルカルボニルオキシ基」という用語は、ＲＣＯＯ−を指し、Ｒは、アルキニル基である。
[087] 本明細書において用いられる場合、「アリールカルボニルオキシ基」という用語は、ＲＣＯＯ−を指し、Ｒは、アリール基である。
[088] 本明細書において用いられる場合、「チオ基」という用語は、−ＳＨを指す。
[089] 本明細書において用いられる場合、「アルキルチオ基」という用語は、−ＳＲを指し、Ｒは、アルキル基である。
[090] 本明細書において用いられる場合、「アルケニルチオ基」という用語は、−ＳＲを指し、Ｒは、アルケニル基である。
[091] 本明細書において用いられる場合、「アルキニルチオ基」という用語は、−ＳＲを指し、Ｒは、アルキニル基である。
[092] 本明細書において用いられる場合、「アリールチオ基」という用語は、−ＳＲを指し、Ｒは、アリール基である。
[093] 本明細書において用いられる場合、「シアノ基」という用語は、−ＣＮを指す。
[094] 本明細書において用いられる場合、「ニトロ基」という用語は、−ＮＯ2を指す。
[095] 本明細書において用いられる場合、「アミノ基」という用語は、−ＮＨ2を指す。
[096] 本明細書において用いられる場合、「Ｎ−置換アミノ基」という用語は、その水素原子の１つまたは複数が１つまたは複数の置換基により置き換えられたアミノ基を指す。Ｎ−置換アミノ基の例としては、−ＮＲ1Ｒ2が挙げられ、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立に、水素化物基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ1およびＲ2の少なくとも１つは、水素化物基ではない。
[097] 本明細書において用いられる場合、「アルキルカルボニルアミノ基」という用語は、−ＮＨＣＯＲを指し、Ｒは、アルキル基である。
[098] 本明細書において用いられる場合、「Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基」という用語は、その水素原子が置換基により置き換えられたアルキルカルボニルアミノ基を指す。Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基の例としては、−ＮＲ1ＣＯＲ2が挙げられ、Ｒ1は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ2は、アルキル基である。
[099] 本明細書において用いられる場合、「アルケニルカルボニルアミノ基」という用語は、−ＮＨＣＯＲを指し、Ｒは、アルケニル基である。
[0100] 本明細書において用いられる場合、「Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基」という用語は、その水素原子が置換基により置き換えられたアルケニルカルボニルアミノ基を指す。Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基の例としては、−ＮＲ1ＣＯＲ2が挙げられ、Ｒ1は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ2は、アルケニル基である。
[0101] 本明細書において用いられる場合、「アルキニルカルボニルアミノ基」という用語は、−ＮＨＣＯＲを指し、Ｒは、アルキニル基である。
[0102] 本明細書において用いられる場合、「Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基」という用語は、その水素原子が置換基により置き換えられたアルキニルカルボニルアミノ基を指す。Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基の例としては、−ＮＲ1ＣＯＲ2が挙げられ、Ｒ1は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ2は、アルキニル基である。
[0103] 本明細書において用いられる場合、「アリールカルボニルアミノ基」という用語は、−ＮＨＣＯＲを指し、Ｒは、アリール基である。
[0104] 本明細書において用いられる場合、「Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基」という用語は、その水素原子が置換基により置き換えられたアリールカルボニルアミノ基を指す。Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基の例としては、−ＮＲ1ＣＯＲ2が挙げられ、Ｒ1は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択され、Ｒ2は、アリール基である。
[0105] 本明細書において用いられる場合、「シリル基」という用語は、−ＳｉＲ1Ｒ2Ｒ3を指し、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択される。
[0106] 本明細書において用いられる場合、「シロキシ基」という用語は、−ＯＳｉＲ1Ｒ2Ｒ3を指し、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択される。
[0107] 本明細書において用いられる場合、「エーテル結合」という用語は、−Ｏ−を指す。
[0108] 本明細書において用いられる場合、「比容量」という用語は、材料が単位質量当たりに保持（または放電）することができる電子またはリチウムイオンの量（例えば、総量または最大量）を指し、ｍＡｈ／ｇの単位で表すことができる。特定の態様および実施形態において、比容量は、特定の対電極に対して特定の電圧範囲に亘る特定のレートでの放電（または充電）を含む定電流放電（または充電）分析において測定することができる。例えば、比容量は、Ｌｉ／Ｌｉ+対電極に対して４．９５Ｖ〜２．０Ｖで約０．０５Ｃ（例えば、約７．５ｍＡ／ｇ）のレートでの放電によって測定することができる。他の放電レートおよび他の電圧範囲、例えば、約０．１Ｃ（例えば、約１５ｍＡ／ｇ）、または約０．５Ｃ（例えば、約７５ｍＡ／ｇ）、または約１．０Ｃ（例えば、約１５０ｍＡ／ｇ）のレートを用いることもできる。
[0109] 本明細書において用いられる場合、レート「Ｃ」は、（状況によって）（実質的に完全に充電された状態の）電池が１時間で実質的に完全に放電する、「１Ｃ」電流値に対する分数または倍数としての放電電流、または（実質的に完全に放電された状態の）電池が１時間で実質的に完全に充電する、「１Ｃ」電流値に対する分数または倍数としての充電電流のいずれかを指す。
[0110] 本明細書において用いられる場合、「サイクル」または「サイクリング」という用語は、相補的な放電および充電工程を指す。
[0111] 本明細書において用いられる場合、「定格充電電圧」という用語は、電池の作動の間の電圧範囲の上端、例えば、電池の充電、放電、および／またはサイクリングの間の最大電圧を指す。いくつかの態様およびいくつかの実施形態において、定格充電電圧は、初期サイクル、例えば、１サイクル目、２サイクル目、または３サイクル目における、実質的に完全に放電された状態からの、その（最大）比容量を通じた電池の充電における最大電圧を指す。いくつかの態様およびいくつかの実施形態において、定格充電電圧は、その性能特性の１つまたは複数、例えば、クーロン効率、比容量の維持、エネルギー密度の維持、およびレート性能の１つまたは複数を実質的に維持するための、電池の作動の間の最大電圧を指す。
[0112] 本明細書において用いられる場合、「定格カットオフ電圧」という用語は、電池の作動の間の電圧範囲の下端、例えば、電池の充電、放電、および／またはサイクリングの間の最小電圧を指す。いくつかの態様およびいくつかの実施形態において、定格カットオフ電圧は、初期サイクル、例えば、１サイクル目、２サイクル目、または３サイクル目における、実質的に完全に充電された状態からの、その（最大）比容量を通じた電池の放電時の最小電圧を指し、このような態様および実施形態において、定格カットオフ電圧は、定格放電電圧と称することもできる。いくつかの態様およびいくつかの実施形態において、定格カットオフ電圧は、その性能特性の１つまたは複数、例えば、クーロン効率、比容量の維持、エネルギー密度の維持、およびレート性能の１つまたは複数を実質的に維持するための、電池の作動の間の最小電圧を指す。
[0113] 本明細書において用いられる場合、「最大電圧」は、負極および正極の両方が完全に充電されている電圧を指す。電気化学セルにおいて、各電極は、所与の比容量を有してもよく、１つの電極が十分に充電されると、他の電極が、電極のその特定のペアリングのために可能な限り十分に充電されているように、容量が制限される電極である。電気化学セルの所望の容量を達成するために電極の比容量をマッチングさせる工程は、「容量マッチング」である。
[0114] 特定の電池特性が温度と共に変化し得る程度まで、文脈によって明らかにそれ以外の指定を示さない限り、このような特性は室温（２５℃）で規定される。
[0115] 本発明の特定の実施形態は、４．２Ｖ以上での高電圧への電池サイクリングの間の高い安定性、充電または放電時の高い比容量、高いクーロン効率、充電および放電のいくつかのサイクルに亘る比容量およびエネルギー密度の優れた維持、高いレート性能、電解液分解の低減、サイクリングの間の抵抗の低減および抵抗の増大、ならびにカレンダー寿命の改善など、電池内に組み入れたときにいくつかの望ましい特徴を実現する電解液に関する。電解液は、約−４０℃以下、および約６０℃まで、約８０℃まで、またはこれを超える範囲を包含する広範囲の作動温度に亘り、これらの性能特性を実現する。いくつかの実施形態において、これらの性能特性は、一組の添加剤または化合物の存在に少なくとも部分的に由来してもよく、それらの添加剤または化合物は電池の性能を維持または改善する一方で電解液に高電圧および高温安定性を与えることができる、
[0116] 例えば、それらの安定性に関して、電解液を組み込んだ電池が、少なくとも高電圧正極材料の酸化還元電位まで、例えば、リチウム金属負極（Ｌｉ／Ｌｉ+負極）に対して測定したものとして少なくとも約４．２Ｖもしくは約４．５Ｖ、および約４．９５Ｖまで、約５Ｖまで、約５．５Ｖまで、約６Ｖまで、またはこれを超える範囲までサイクリングされるとき、本発明のいくつかの実施形態による化合物を含む電解液は、（電池電極における被膜形成と関連する、または初期サイクリングの一部としての初期分解を過ぎて）分解を殆ど起こさず、または分解しないことができる。これらの電圧は、他の対電極について変化し得るが、改善された性能がいくつかの実施形態によって維持される。電解液分解のこのような低減は、下記の利点の１つまたは複数を生じさせる。（１）電解液の損失の軽減；（２）電池の性能に影響を与え得る望ましくない副生成物の生成の軽減；（３）電池の安全性に影響を与え得るガス状副生成物の生成の軽減；および（４）サイクリングの間の抵抗の低減および抵抗の増大。
[0117] また、特定の実施形態による化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、所与のサイクルについての放電時の比容量と充電時の比容量との比として表される、高いクーロン効率を示すことができる。１Ｃ（または１Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ、０．０５Ｃ、０．５Ｃ、５Ｃ、もしくは１０Ｃ）のレートでのサイクリングにおいて測定すると、改善された電解液を組み込んだ電池は、少なくとも約６０％、例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９７％まで、約９８％まで、約９９％まで、約９９．８％まで、約９９．９％まで、約９９．９９％まで、約９９．９９９％まで、またはこれを超える範囲まで、１サイクル目（または別の初期サイクル、例えば、２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目、５サイクル目、６サイクル目、７サイクル目、８サイクル目、９サイクル目、もしくは１０サイクル目）におけるクーロン効率、あるいはサイクルの初期の組、例えば、サイクル１〜３、サイクル１〜５、サイクル３〜１０、サイクル５〜１０、またはサイクル５〜１５に亘る平均クーロン効率を有することができる。別の方法で記載すると、且つ、１５０ｍＡ／ｇ（または１５０ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ、７．５ｍＡ／ｇ、７５ｍＡ／ｇ、７５０ｍＡ／ｇ、もしくは１，５００ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流でのサイクリングによって測定すると、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、少なくとも約６０％、例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９７％まで、約９８％まで、約９９％まで、約９９．８％まで、約９９．９％まで、約９９．９９％まで、約９９．９９９％まで、またはこれを超える、１サイクル目（または別の初期サイクル、例えば、２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目、５サイクル目、６サイクル目、７サイクル目、８サイクル目、９サイクル目、もしくは１０サイクル目）におけるクーロン効率、あるいはサイクルの初期の組、例えば、サイクル１〜３、サイクル１〜５、サイクル３〜１０、サイクル５〜１０、またはサイクル５〜１５に亘る平均クーロン効率を有することができる。電流について記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、ｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。
[0118] さらに、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、いくつかの充電および放電サイクルに亘り、例えば、初回サイクルから１００サイクル後、２００サイクル後、３００サイクル後、４００サイクル後、５００サイクル後、６００サイクル後、１，０００サイクル後、または５，０００サイクル後でさえ、比容量（充電および放電時の両方）に関して定義した優れた容量維持率を示すことができ、１Ｃ（または１Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ、０．０５Ｃ、０．５Ｃ、５Ｃ、もしくは１０Ｃ）のレートでのサイクリングによって、あるいは１５０ｍＡ／ｇ（または１５０ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ、７．５ｍＡ／ｇ、７５ｍＡ／ｇ、７５０ｍＡ／ｇ、もしくは１，５００ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流でのサイクリングによって測定すると、１サイクル目（または別の初期サイクル、例えば、２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目、５サイクル目、６サイクル目、７サイクル目、８サイクル目、９サイクル目、もしくは１０サイクル目）における初期または最大比容量の少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、または少なくとも約８５％、且つ、約９０％まで、約９５％まで、約９８％まで、またはこれを超える範囲が維持される。電流についての記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、ｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。
[0119] さらに、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、いくつかの充電および放電サイクルに亘り、例えば、初回サイクルから１００サイクル後、２００サイクル後、３００サイクル後、４００サイクル後、５００サイクル後、６００サイクル後、１，０００サイクル後、または５，０００サイクル後でさえ、クーロン効率に関して定義した優れた効率維持を示すことができ、１Ｃ（または１Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ、０．０５Ｃ、０．５Ｃ、５Ｃ、もしくは１０Ｃ）のレートでのサイクリングによって、あるいは１５０ｍＡ／ｇ（または１５０ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ、７．５ｍＡ／ｇ、７５ｍＡ／ｇ、７５０ｍＡ／ｇ、もしくは１，５００ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流でのサイクリングによって測定すると、１サイクル目（または別の初期サイクル、例えば、２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目、５サイクル目、６サイクル目、７サイクル目、８サイクル目、９サイクル目、もしくは１０サイクル目）における初期または最大クーロン効率の少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９７％まで、約９８％まで、約９９％まで、約９９．９％まで、またはこれを超える範囲が維持される。電流について記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、ｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。
[0120] レート性能または出力性能に関して、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、より高いレートで充電され、放電され、またはサイクリングされるとき、比容量の維持（充電および放電時の両方）に関して定義した優れたレート性能を示すことができ、その結果、１Ｃの高いレート（または基準の低いレートのｎ倍である別の高いレート、ｎ＞１、例えば、ｎ＝５、ｎ＝１０、ｎ＝２０、もしくはｎ＝１００である）で測定して、０．０５Ｃ（または０．０５Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ）のレートで、低いレートまたは最大比容量の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９９％まで、約９９．５％まで、約９９．９％まで、またはこれを超える範囲が維持される。別の方法で記載すると、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、より高い電流で充電され、放電され、またはサイクリングされるとき、比容量の優れた維持（充電および放電時の両方）を示すことができ、その結果、１５０ｍＡ／ｇ（または基準電流のｎ倍である別の電流、ｎ＞１、例えば、ｎ＝５、ｎ＝１０、ｎ＝２０、もしくはｎ＝１００である）の実質的に定電流で測定して、７．５ｍＡ／ｇ（または７．５ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流での、低いレートまたは最大比容量の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９９％まで、約９９．５％まで、約９９．９％まで、またはこれを超える範囲が維持される。電流について記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、ｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。
[0121] 同様に、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、より高いレートでサイクリングされるとき、エネルギー密度の維持に関して定義した優れたレート性能を示すことができ、その結果、１Ｃのレート（または基準レートのｎ倍である別のレート、ｎ＞１、例えば、ｎ＝５、ｎ＝１０、ｎ＝２０、もしくはｎ＝１００である）で測定して、０．０５Ｃ（または０．０５Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ）のレートで、低いレートまたは最大クーロン効率の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９９％まで、約９９．５％まで、約９９．９％まで、またはこれを超える範囲が維持される。別の方法で記載すると、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、より高い電流でサイクリングされるときエネルギー密度の優れた維持を示すことができ、その結果、１５０ｍＡ／ｇ（または基準電流のｎ倍である別の電流、ｎ＞１、例えば、ｎ＝５、ｎ＝１０、ｎ＝２０、もしくはｎ＝１００である）の実質的に定電流で測定して、７．５ｍＡ／ｇ（または７．５ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流での、低いレートまたは最大クーロン効率の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、且つ、約９９％まで、約９９．５％まで、約９９．９％まで、またはこれを超える範囲が維持される。電流について記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、ｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。
[0122] さらに、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、サイクリングの間の抵抗の低減および抵抗増大の低減を有することができる。このような抵抗の低減は、下記の利点の１つまたは複数を生じさせる。（１）電極からのＬｉイオンの効率的な除去；（２）より高い比容量およびより高いエネルギー密度；（３）充電と放電との間の電圧プロファイルにおけるヒステリシスの低減；ならびに（４）サイクリングの間の温度の上昇の軽減。
[0123] 有利なことには、特定の実施形態の化合物を含む電解液は、広範囲の作動温度に亘りこれらの性能特性を実現することができる（特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池が、約−４０℃〜約８０℃、約−４０℃〜約６０℃、約−４０℃〜約２５℃、約−４０℃〜約０℃、約０℃〜約６０℃、約０℃〜約２５℃、約２５℃〜約６０℃、または２５℃超もしくは未満の温度を包含する他の範囲で充電され、放電され、またはサイクリングされるときなど）。改善された電解液は、定格カットオフ電圧と定格充電電圧との間の広範囲の作動電圧に亘りこれらの性能特性を実現することもできる（電池が、リチウム金属負極（Ｌｉ／Ｌｉ+負極）に対して測定したものとして、約２Ｖ〜約４．２Ｖ、約２Ｖ〜約４．３Ｖ、約２Ｖ〜約４．５Ｖ、約２Ｖ〜約４．６Ｖ、約２Ｖ〜約４．７Ｖ、約２Ｖ〜約４．９５Ｖ、約３Ｖ〜約４．２Ｖ、約３Ｖ〜約４．３Ｖ、約３Ｖ〜約４．５Ｖ、約３Ｖ〜約４．６Ｖ、約３Ｖ〜約４．７Ｖ、約３Ｖ〜約４．９Ｖ、約２Ｖ〜約６Ｖ、約３Ｖ〜約６Ｖ、約４．２Ｖ〜約６Ｖ、約４．５Ｖ〜約６Ｖ、約２Ｖ〜約５．５Ｖ、約３Ｖ〜約５．５Ｖ、約４．５Ｖ〜約５．５Ｖ、約２Ｖ〜約５Ｖ、約３Ｖ〜約５Ｖ、約４．５Ｖ〜約５Ｖ、または約５Ｖ〜約６Ｖを包含する電圧範囲で充電され、放電され、またはサイクリングされるときなど）。別の方法で記載すると、特定の実施形態の化合物を含む電解液を組み込んだ電池は、電池内に含まれている負極に対して測定したものとして、１Ｃ（または１Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．１Ｃ、０．０５Ｃ、０．５Ｃ、５Ｃ、もしくは１０Ｃ）のレートでの充電によって、あるいは１５０ｍＡ／ｇ（または１５０ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、１５ｍＡ／ｇ、７．５ｍＡ／ｇ、７５ｍＡ／ｇ、７５０ｍＡ／ｇ、もしくは１，５００ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流での充電によって、少なくとも約４．２Ｖ、少なくとも約４．３Ｖ、少なくとも約４．５Ｖ、少なくとも約４．６Ｖ、少なくとも約４．７Ｖ、または少なくとも約５Ｖ、且つ、約５．５Ｖまで、約６Ｖまで、またはこれを超える範囲の定格充電電圧を有する。電池は、上記で特定した性能特性（クーロン効率、比容量の維持、クーロン効率の維持、およびレート性能に関してなど）を実質的に維持する一方で、定格充電電圧まで充電することができる。
[0124] 下記式を参照して、本発明のいくつかの実施形態による高電圧電解液を形成することができる。
ベース電解液＋安定化化合物→高電圧電解液 （１）
[0125] 下記式を参照して、本発明のいくつかの実施形態による高温電解液を形成することができる。
ベース電解液＋安定化化合物→高温電解液 （２）
[0126] 式（１）および（２）において、ベース電解液は、一組の溶媒および一組の塩、例えば、Ｌｉイオン電池の場合は一組のＬｉ含有塩、を含むことができる。適切な溶媒の例としては、カーボネート、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルプロピルカーボネート、およびジエチルカーボネート；スルホン；シラン；ニトリル；エステル；エーテル；ならびにこれらの組合せを含む、Ｌｉイオン電池において使用するための非水電解液溶媒が挙げられる。適切な溶媒のさらなる例としては、Ｘｕ ｅｔ ａｌ．，"Ｓｕｌｆｏｎｅ −ｂａｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，"Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， １４９ （7） Ａ９２０−Ａ９２６ （2002）；およびＮａｇａｈａｍａ ｅｔ ａｌ．，"Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ Ｌｉ2ＮｉＰＯ4Ｆ Ｃａｔｈｏｄｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂａｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ，"Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１５７ （6） Ａ７４８−Ａ７５２ （2010）（これらの開示は、全内容が参照により本明細書中に組み込まれている）において検討されているものが挙げられる。適切な塩の例としては、Ｌｉ−イオン電池において使用するためのＬｉ含有塩、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（「ＬｉＰＦ6」）、過塩素酸リチウム（「ＬｉＣｌＯ4」）、テトラフルオロホウ酸リチウム（「ＬｉＢＦ4」）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（「ＬｉＣＦ3ＳＯ3」）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（「ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2」）、リチウムビス（ペルフルオロエチルスルホニル）イミド（「ＬｉＮ（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）2」）、リチウムビス（オキサラト）ボレート（「ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2」）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（「ＬｉＦ2ＢＣ2Ｏ4」）、およびこれらの組合せが挙げられる。他の適切な溶媒および塩を使用して、低い電子伝導性、高いＬｉイオン溶解度、低粘度、高い熱安定性、および他の望ましい特徴を有する高電圧および高温電解液を生じさせることができる。
[0127] 式（１）および（２）において、安定化化合物は、単一の添加剤、１対の異なる添加剤、または３種以上の異なる添加剤の組合せに相当し得る一組の添加剤である。適切な安定化剤の例としては、ケイ素含有化合物、例えば、シラン、シロキサン、およびＳｉＸ4部分またはＳｉＲ3部分を含む他の有機ケイ素化合物が挙げられる。本明細書に記載されている安定化剤の１つまたは複数を、１種または複数の従来の添加剤と組み合わせて使用して、改善された性能特性を与えることができる。
[0128] 適切なケイ素含有化合物の例としては、式
Figure 2014522078
 で表されるシランが挙げられる。式（３）において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、それぞれ独立に、例えば、水素化物基、ハロ基、ヒドロキシ基、チオ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、ケイ素含有基（例えば、シリル基およびシロキシ基）、リン含有基、および硫黄含有基から選択することができる。
[0129] 適切なシラン化合物の例としては、これらに限定されないが、１，２−ビス（クロロジメチルシリル）エタン、ビス（トリメチルシリルメチル）スルフィド、テトラキス（トリメチルシリル）シラン、テトラエチルシラン、４−（トリメチルシリル）−３−ブチン−２−オン、トリビニルメチルシラン、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラン、トリス（トリメチルシリル）シラン、ビニル（トリフルオロメチル）ジメチルシラン、テトラビニルシラン、１，３−ビス［（トリメチルシリル）エチニル］ベンゼン、１，２−ビス（メチルジフルオロシリル）エタン、２，２−ビス−（トリメチルシリル）ジチアン、フェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0130] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つが窒素原子または基を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0131] 特定の好ましい実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3は、アルキル基、特に、メチル基である。Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれがメチル基である特定の好ましい実施形態において、これらのケイ素含有化合物は、ケイ素−窒素結合（「Ｎ」）およびトリメチルシリル（「ＴＭＳ」）にちなんでＮＴＭＳ化合物と称され、ただし、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれは、メチル基である。下記でより詳細に記載するように、ＮＴＭＳ化合物は、本発明の特定の実施形態による添加剤として望ましい特性を示す。
[0132] 適切なＮＴＭＳ化合物の例としては、これらに限定されないが、ビス（トリメチルシリル）カルボジイミド、トリメチルシリルアジド、ビス（トリメチルシリル）尿素、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）トリフルオロアセトアミド、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）トリエチルシラン、メチルシラトラン、トリメチルシリルイソシアネート、テトライソシアナトシラン、１−トリメチルシリル−１，２，４−トリアゾール、２−（トリメチルシリル）チアゾール、ヘプタメチルジシラザン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0133] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つが炭素原子または基を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0134] 特定の好ましい実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3は、アルキル基、特に、メチル基である。Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれがメチル基である特定の好ましい実施形態において、これらのケイ素含有化合物は、ケイ素−炭素結合（「Ｃ」）およびトリメチルシリル（「ＴＭＳ」）にちなんでＣＴＭＳ化合物と称され、ただし、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれは、メチル基である。下記でより詳細に記載するように、ＣＴＭＳ化合物は、本発明の特定の実施形態による添加剤として望ましい特性を示す。
[0135] 適切なＣＴＭＳ化合物の例としては、これらに限定されないが、２−（トリメチルシリル）チアゾール、ビス（トリメチルシリルメチル）スルフィド、１，３−ビス［（トリメチルシリル）エチニル］ベンゼン、４−（トリメチルシリル）−３−ブチン−２−オン、２，２−ビス−（トリメチルシリル）ジチアン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0136] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つがフッ素原子または基を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0137] 本発明の特定の実施形態による化合物（Ｘ4は、フッ素原子または基を含む）の例としては、これらに限定されないが、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、１ｈ，１ｈ，２ｈ，２ｈ−ペルフルオロオクチルトリエトキシシラン、（ペンタフルオロフェニル）トリエトキシシラン、ビス（１ｈ，１ｈ，２ｈ，２ｈ−ペルフルオロオオクチル）テトラメチルジシロキサン、１，３−ビス（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）テトラメチルジシロキサン、１，２−ビス（メチルジフルオロシリル）エタン、１−３−ビス（トリフルオロプロピル）テトラメチルジシロキサン、ビニル（トリフルオロメチル）ジメチルシラン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0138] 特定の好ましい実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3は、アルキル基、特に、メチル基である。Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3のそれぞれがメチル基であるこのような好ましい実施形態において、これらのケイ素含有化合物は、トリメチルシリル（「ＴＭＳ」）化合物と称され、ただし、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれは、メチル基である。フッ素原子または基をまた含有するＴＭＳ化合物は、本発明の特定の実施形態による添加剤として望ましい特性を示すことができる。
[0139] 適切なＴＭＳ化合物（フッ素原子または基をまた含有する）の例としては、これらに限定されないが、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）トリフルオロアセトアミド、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0140] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つが芳香族環を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0141] 本発明の特定の実施形態による化合物（Ｘ4は、芳香族環を含む。）の例としては、これらに限定されないが、１，３−ビス［（トリメチルシリル）エチニル］ベンゼン、フェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0142] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つが１つまたは複数の不飽和結合を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0143] 本発明の特定の実施形態による化合物（Ｘ4は、１つまたは複数の不飽和結合を含む。）の例としては、これらに限定されないが、ビス（トリメチルシリル）カルボジイミド、トリス（トリメチルシリルオキシ）エチレン、イソプロペノキシトリメチルシラン、４−（トリメチルシリル）−３−ブチン−２−オン、トリビニルメチルシラン、トリビニルメトキシシラン、ビニル（トリフルオロメチル）ジメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）イタコネート、ヘキサビニルジシロキサン、トリビニルエトキシシラン、アリルトリス（トリメトキシシリルオキシ）シラン、１，３−ビス［（トリメチルシリル）エチニル］ベンゼン、フェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0144] 特定の実施形態によれば、式（３）による適切なケイ素含有化合物は、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つが酸素原子または基を含む化合物を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アリールカルボニルアミノ基、および複素環基から選択することができる。
[0145] 本発明の特定の実施形態による化合物（Ｘ4は、酸素原子または基を含む。）の例としては、これらに限定されないが、１，３−ビス（トリメチルシロキシ）−１，３−ジメチルジシロキサン、トリス（トリメチルシリル）ホスフェート、デカメチルテトラシロキサン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、トリメチルシリルトリフルオロアセテート、トリス（トリメチルシリルオキシ）シラン、シリコンテトラアセテート、テトラメチルオルトシリケート、デカメチルシクロペンタシロキサン、トリス（トリメチルシリルオキシ）エチレン、エトキシトリメチルシラン、オクタキス（ジメチルシロキシ）−ｔ８−シルセスキオキサン、イソプロペノキシトリメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、フェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、トリス（トリメチルシリル）ホスファイト、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、トリス（トリメチルシリル）ボレート、テトラキス（トリメチルシリルオキシ）シラン、テトラキス（ジメチルシリルオキシ）シラン、ビス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）テトラメチルジシロキサン、（シクロヘキセニルオキシ）トリメチルシラン、モノ−（トリメチルシリル）ホスファイト、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、トリメチル−ｎ−プロポキシシラン、メトキシトリメチルシラン、テトラキス（トリメチルシロキシ）チタン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）尿素、１，３−ビス（トリフルオロプロピル）テトラメチルジシロキサン、メタクリロキシプロピルシラトラン、トリエトキシシリルウンデカノールエチレングリコールアセタール、トリス（トリメチルシロキシ）アンチモン、トリビニルメトキシシラン、テトラデカメチルヘキサシロキサン、メチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ビス（トリメチルシリル）イタコネート、メチルシラトラン、ヘキサビニルジシロキサン、３−エチルヘプタメチルトリシロキサン、１，３−ビス（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）テトラメチルジシロキサン、トリビニルエトキシシラン、１，１，１，３，３−ペンタメチル−３−アセトキシジシロキサン、ビス（トリメチルシリル）アジペート、アリルトリス（トリメトキシシリルオキシ）シラン、トリメチルシリルポリホスフェート、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0146] 特定の好ましい実施形態において、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3は、アルキル基、特に、メチル基である。Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれがメチル基であるこのような好ましい実施形態において、これらのケイ素含有化合物は、ケイ素−酸素結合（「Ｏ」）およびトリメチルシリル（「ＴＭＳ」）にちなんでＯＴＭＳ化合物と称され、ただし、Ｘ1、Ｘ2、およびＸ3のそれぞれは、メチル基である。下記でより詳細に記載するように、ＯＴＭＳ化合物は、本発明の特定の実施形態による添加剤として望ましい特性を示す。
[0147] 適切なＯＴＭＳ化合物の例としては、これらに限定されないが、１，３−ビス（トリメチルシロキシ）−１，３−ジメチルジシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、トリメチルシリルトリフルオロアセテート、エトキシトリメチルシラン、イソプロペノキシトリメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、トリス（トリメチルシリル）ホスフェート、トリス（トリメチルシリル）ホスファイト、テトラキス（トリメチルシリルオキシ）シラン、テトラキス（トリメチルシリルオキシ）シラン、トリス（ジメチルシリルオキシ）エチレン、Ｎ，Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、トリス（トリメチルシリル）ボレート、ビス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）テトラメチルジシロキサン、トリメチル−ｎ−プロポキシシラン、（シクロヘキセニルオキシ）トリメチルシラン、モノ−（トリメチルシリル）ホスファイト、メトキシトリメチルシラン、テトラキス（トリメチルシロキシ）チタン、１，３−ビス（トリフルオロプロピル）テトラメチルジシロキサン、トリス（トリメチルシロキシ）アンチモン、トリビニルメトキシシラン、テトラデカメチルヘキサシロキサン、メチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ビス（トリメチルシリル）イタコネート、３−エチルヘプタメチルトリシロキサン、１，３−ビス（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）テトラメチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタメチル−３−アセトキシジシロキサン、ビス（トリメチルシリル）アジペート、アリルトリス（トリメトキシシリルオキシ）シラン、トリメチルシリルポリホスフェート、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0148] 望ましい性能特性は、式（３）によるシラン中に少なくとも１つのＡおよび少なくとも１つのケイ素−Ａ結合を含むことによって得ることができ、Ａは、炭素原子またはヘテロ原子、例えば、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素原子から選択されるものである。例えば、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、式（３）のケイ素に結合されるＡを含むことができ、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の残りの１つは、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4のうち複数のものは、式（３）によるシランが、２〜４または３〜４の範囲のような複数のケイ素−Ａ結合を含むことができるように、それぞれ、式（３）のケイ素に結合しているＡを含むことができると考えられる。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4のうち複数のものは、式（３）によるシランが、２〜４または３〜４の範囲のような複数のケイ素−Ａ結合（異なるＡに関して）を含むことができるように、式（３）のケイ素に結合している異なるそれぞれのＡを含むことができるとも考えられる。ケイ素−Ａ結合の数は、例えば、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の１つまたは複数内にケイ素、およびケイ素−Ａ結合を含むことによって、４を超えて増加させることができる。
[0149] 望ましい性能特性は、式（３）によるシラン中に少なくとも１つのＡおよび少なくとも１つのケイ素−Ｏ−Ａ結合を含むことによって得ることもでき、Ｏは、酸素であり、Ａは、炭素原子またはヘテロ原子、例えば、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、リン、および硫黄原子から選択されるものである。例えば、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の少なくとも１つは、ケイ素−Ｏ−Ａ結合を介して式（３）のケイ素に結合されるＯ−Ａを含むことができ、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の残りの１つは、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4のうち複数のものは、式（３）によるシランが、２〜４または３〜４の範囲のような複数のケイ素−Ｏ−Ａ結合を含むことができるように、それぞれ、ケイ素−Ｏ−Ａ結合を介して式（３）のケイ素に結合しているＯ−Ａを含むことができると考えられる。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4のうち複数のものは、式（３）によるシランが、２〜４または３〜４の範囲のような複数のケイ素−Ｏ−Ａ結合（異なるＡに関して）を含むことができるように、酸素原子を介して式（３）のケイ素に結合している異なるそれぞれのＡを含むことができるとも考えられる。ケイ素−Ｏ−Ａ結合の数は、例えば、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、およびＸ4の１つまたは複数内にケイ素、酸素、およびケイ素−Ｏ−Ａ結合を含むことによって、４を超えて増加させることができる。
[0150] Ａがホウ素である場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるケイ素含有ボランが挙げられる。
式（４）〜（７）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（７）において、Ｒ12は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ12は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ12は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0151] Ａがアルミニウムである場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるものが挙げられる。式（８）〜（１１）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（１１）において、Ｒ12は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ12は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ12は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0152] Ａが炭素である場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるものが挙げられる。式（１２）〜（１７）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（１６）および（１７）において、Ｒ16は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ16は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ16は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0153] Ａが炭素である場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるものが挙げられる。式（１８）および（１９）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。
いくつかの実施形態において、Ｒ7は、形態−ＣＯ−の任意のカルボニル基を含まず、他の実施形態において、Ｒ7は、形態−ＳＯ2−の任意のスルホニル基を含まない。
[0154] 特定の好ましい実施形態において、式（１９）の化合物アルキル基は、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3を含む。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、メチル基である。このようなトリメチルシリル化合物（Ｒ7は、化合物がエステルを含むように選択される。）の例としては、これらに限定されないが、四酢酸ケイ素、ビス（トリメチルシリル）イタコネート、ビス（トリメチルシリル）アジペート、１，１，１，３，３−ペンタメチル−３−アセトキシジシロキサン、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0155] Ａがケイ素である場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるシランが挙げられる。式（２０）〜（２５）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（２４）および（２５）において、Ｒ16は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ16は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ16は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。いくつかの実施形態において、式（２０）〜（２５）によるシランは、非ポリマーであり、約１０，０００ダルトン以下、例えば、約５，０００ダルトン以下、約４，０００ダルトン以下、約３，０００ダルトン以下、約２，０００ダルトン以下、約１，０００ダルトン以下、約９００ダルトン以下、約８００ダルトン以下、約７００ダルトン以下、約６００ダルトン以下、または約５００ダルトン以下の分子量を有する。
[0156] 本発明の特定の実施形態による化合物（Ａは、ケイ素である。）の例としては、これらに限定されないが、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタキス（ジメチルシロキシ）−ｔ８−シルセスキオキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタフェニル−ｔ８−シルセスキオキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0157] Ａがリンである場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるホスフィンが挙げられる。式（２６）〜（２９）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（２９）において、Ｒ12は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ12は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ12は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0158] Ａがリンである場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるホスホランが挙げられる。式（３０）〜（３７）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18、およびＲ19は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（３５）〜（３７）において、Ｒ20は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ20は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ20は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0159] Ａがリンである場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるホスフェートおよびホスフェート誘導体が挙げられる。
式（３８）〜（４１）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、およびＲ11は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（４１）において、Ｒ12は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ12は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ12は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0160] 式（３８）によるホスフェートの特定の例は、下記式
Figure 2014522078
 で表されるトリス（トリメチルシリル）ホスフェートである。式（４２）において、メチル基の１つまたは複数は、構成要素の水素原子を別の化学元素または官能基で置換することなどにより修飾することができ、あるいは置換または無置換の形態の別のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、またはアリール基で置き換えることができると考えられる。式（４２）に記載されているホスフェートの他の官能化または修飾が考えられる。本発明の特定の実施形態による化合物（Ａは、リンである。）の他の例としては、これらに限定されないが、トリス（トリメチルシリル）ホスフェート、トリス（トリメチルシリル）ホスファイト、トリメチルシリルポリホスフェート、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0161] Ａが硫黄である場合、式（３）によるケイ素含有化合物の特定の例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるスルフィドが挙げられる。
式（４３）および（４４）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。
[0162] Ａが硫黄である場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるものが挙げられる。式（４５）〜（５０）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。式（４９）および（５０）において、Ｒ16は、いくつかの実施形態において、１〜２０個の炭素原子を含む２価の有機基であり、他の実施形態において、Ｒ16は、２０個超の炭素原子を含む２価の有機基である。Ｒ16は、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、およびアルキニレン基から選択することができる。
[0163] Ａが硫黄である場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるスルホキシドが挙げられる。式（５１）および（５２）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。
[0164] Ａが硫黄である場合、式（３）によるケイ素含有化合物のさらなる例としては、下記式
Figure 2014522078
 で表されるスルホネートが挙げられる。式（５３）および（５４）において、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、式（３）によるＸ1、Ｘ2、およびＸ3に相当し得る。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲ7は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。
[0165] 式（５４）によるスルホネートの特定の例としては、ハロ置換アルキル基、具体的には、下記式
Figure 2014522078
 で表されるｔ−ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、としてＲ7が挙げられる。式（５５）において、アルキル基およびアルキルフルオライド基の１つまたは複数は、構成要素の水素またはフッ素原子を別の化学元素または官能基で置換することなどにより修飾することができ、あるいは置換または無置換の形態の別のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、またはアリール基で置き換えることができると考えられる。式（５５）に記載されているスルホネートの他の官能化または修飾が考えられる。
[0166] 適切なケイ素含有化合物のさらなる例としては、ケイ素含有ポリマー、例えば、下記式
Figure 2014522078
 で表されるケイ素含有側基を有するポリホスフェートが挙げられる。式（５６）において、ｎは、少なくとも１または１超の負でない整数であり、ポリホスフェート中に含まれる繰り返し単位の数を表す。特定の実施形態について、ｎは、１〜１０、例えば、２〜１０の範囲であり、他の実施形態において、ｎは、少なくとも１０、例えば、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも５００、または少なくとも１，０００であり、且つ、５，０００まで、１０，０００まで、５０，０００まで、１００，０００まで、またはこれを超える。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5は、同一であっても異なっていてもよく、いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5の少なくとも１つは、１〜２０個の炭素原子を含む有機基である。他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5の少なくとも１つは、２０個超の炭素原子を含む有機基である。いくつかの実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5の少なくとも１つは、エーテル結合を含み、他の実施形態において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5の少なくとも１つは、ケイ素原子または別のヘテロ原子を含む。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5は、例えば、それぞれ独立に、水素化物基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基から選択することができる。
[0167] さらに、様々な式（３）〜（５６）の化合物は、適切なイオンと共に塩として配合し得る。このような化合物は、対イオンと相互作用するために式（３）〜（５６）に記載されている多くの置換のいずれかを含有することができる。適切なケイ素含有塩の例としては、これらに限定されないが、メタケイ酸カルシウム、トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミド］エルビウム（ＩＩＩ）、ヘキサフルオロケイ酸ナトリウム、およびこれらの組合せが挙げられる。
[0168] 特定の化合物は、式（３）〜（５６）および関連する記載に記載されているような複数の族または基に分類されることが理解される。本発明の実施形態の多くの化合物は好ましくは、１つまたは複数のＴＭＳ構造を含有する。このようなＴＭＳ構造は、添加剤の適切な分解を促進し、従来の電解液の性能を改善することができる。特定の理論または作用機序に束縛されるものではないが、添加剤中にケイ素が存在することによって、電極材料上または電極材料中のケイ素含有被膜、層、コーティング、または領域の形成を促進することができる。このような被膜形成を、下記でより詳細に記載する。
[0169] 式（１）および（２）を再び参照すると、特定の化合物の量は、電解液の総重量（または重量％）に対する化合物の重量パーセントとして表すことができる。例えば、化合物の量は、約０．０１重量％〜約３０重量％、例えば、約０．０５重量％〜約３０重量％、約０．０１重量％〜約２０重量％、約０．２重量％〜約１５重量％、約０．２重量％〜約１０重量％、約０．２重量％〜約５重量％、または約５重量％〜約１０重量％の範囲でよく、複数の化合物の組合せの場合は、化合物の総量は、約０．０１重量％〜約３０重量％、例えば、約０．０５重量％〜約３０重量％、約０．０１重量％〜約２０重量％、約０．２重量％〜約１５重量％、約０．２重量％〜約１０重量％、約０．２重量％〜約５重量％、または約５重量％〜約１０重量％の範囲でもよい。化合物の量は、いずれかまたは両方の電極材料の単位表面積当たりの化合物のモル数の比として表すこともできる。例えば、化合物の量は、約１０-7ｍｏｌ／ｍ2〜約１０-2ｍｏｌ／ｍ2、例えば、約１０-7ｍｏｌ／ｍ2〜約１０-5ｍｏｌ／ｍ2、約１０-5ｍｏｌ／ｍ2〜約１０-3ｍｏｌ／ｍ2、約１０-6ｍｏｌ／ｍ2〜約１０-4ｍｏｌ／ｍ2、または約１０-4ｍｏｌ／ｍ2〜約１０-2ｍｏｌ／ｍ2の範囲でよい。下記でさらに記載するように、化合物は消費されることができ、または初期電池サイクリングの間に反応し、分解し、もしくは他の修飾を受けることができる。したがって、化合物の量は、式（１）または（２）による電解液の形成の間に使用される化合物の初期量を指すことができ、あるいは電池サイクリングの前（または任意の有意な量の電池サイクリングの前）の電解液中の添加剤の初期量を指すことができる。
[0170] 結果として生じた電池の性能特性は、式（１）または（２）による高電圧電解液を形成するために使用される特定の化合物の特性、使用する化合物の量、および、複数の化合物の組合せの場合は、組合せ内の各化合物の相対量によって決定し得る。したがって、このように得られた性能特性は、一組の化合物の適当な選択、および式（１）または（２）における化合物の量を調節することによって微調整または最適化することができる。例えば、添加化合物として使用されるときの特定のホスフェート、例えば、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートの場合、化合物の望ましい量は、約０．５重量％〜約３重量％、例えば、約１重量％〜約２重量％の範囲でよい。添加化合物の量の微調整は、電池の構成および正極材料または負極材料の特性などの要因によって決定し得る。
[0171] 式（１）または（２）による形成は、種々の技術を使用して、例えば、ベース電解液および一組の添加剤を混合し、一組の添加剤をベース電解液に分散させ、一組の添加剤をベース電解液に溶解し、または別の方法でこれらの成分を互いに接触させることによって行うことができる。一組の添加剤は、液体の形態、粉末の形態（もしくは別の固体の形態）、またはこれらの組合せで提供することができる。一組の添加剤を、電池組み立ての前、間、または後に、式（１）または（２）の電解液中に組み込むことができる。
[0172] 本明細書に記載されている電解液は、高電圧正極または低電圧正極を含有する種々の電池用に、ならびに高温で作動する電池において、使用することができる。例えば、電解液は、４．２Ｖ以上での作動のためのＬｉイオン電池用の従来の電解液に代えて、またはこれと併せて使用することができる。
[0173] 図１は、本発明の一実施形態に従って実施されるＬｉイオン電池１００を例示する。電池１００は、負極１０２、正極１０６、ならびに負極１０２および正極１０６の間に配置されているセパレータ１０８を含む。例示した実施形態において、電池１００は、高電圧電解液１０４をも含み、これは負極１０２と正極１０６との間に配置されており、高電圧電池サイクリングの間、安定な状態にある。
[0174] 電池１００の作動は、負極１０２および正極１０６のホスト材料中への、ならびにホスト材料からのＬｉイオンの可逆的インターカレーションおよび脱インターカレーションに基づいている。変換化学に基づいたものなど電池１００の他の実施が考えられる。図１を参照すると、電池１００の電圧は、負極１０２および正極１０６の酸化還元電位に基づいており、Ｌｉイオンは、前者においてより低い電位で、および後者においてより高い電位で吸蔵または放出される。より高いエネルギー密度及びより高い電圧プラットフォームが、そのエネルギーを送達することを可能とするために、正極１０６は、４．２Ｖ以上の高電圧作動のための活性正極材料を含む。適切な高電圧正極材料は、リチウム金属負極（Ｌｉ／Ｌｉ+負極）または他の対電極に対して、約６Ｖ〜約４．５Ｖ、約６Ｖ〜約５Ｖ、約５．５Ｖ〜約４．５Ｖ、または約５Ｖ〜約４．５Ｖで、０．１Ｃ（または０．１Ｃよりも高いもしくは低い別の基準レート、例えば、０．０５Ｃ、０．５Ｃ、または１Ｃ）のレートでの放電により測定して、少なくとも約１０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約２０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約３０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約４０ｍＡｈ／ｇ、または少なくとも約５０ｍＡｈ／ｇの比容量を有するものを含む。適切な高電圧正極材料は、リチウム金属負極（Ｌｉ／Ｌｉ+負極）または他の対電極に対して、約６Ｖ〜約４．５Ｖ、約６Ｖ〜約５Ｖ、約５．５Ｖ〜約４．５Ｖ、または約５Ｖ〜約４．５Ｖで、１５ｍＡ／ｇ（または１５ｍＡ／ｇよりも高いもしくは低い別の基準電流、例えば、７．５ｍＡ／ｇ、７５ｍＡ／ｇ、または１５０ｍＡ／ｇ）の実質的に定電流での放電により測定して、少なくとも約１０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約２０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約３０ｍＡｈ／ｇ、少なくとも約４０ｍＡｈ／ｇ、または少なくとも約５０ｍＡｈ／ｇの比容量を有するものをも含む。比容量および電流について記載した値は、正極活物質の単位質量当たりでよく、それぞれ、ｍＡｈ／（正極活物質のｇ）およびｍＡ／（正極活物質のｇ）の単位で表すことができる。適切な高電圧正極材料の例としては、ホスフェート、フルオロホスフェート、フルオロスルフェート、フルオロシリケート、スピネル、Ｌｉ過剰型層状酸化物、および複合層状酸化物が挙げられる。適切な正極材料のさらなる例としては、スピネル構造リチウム金属酸化物、層状構造リチウム金属酸化物、リチウム過剰型層状構造リチウム金属酸化物、リチウム金属シリケート、リチウム金属リン酸塩、金属フッ化物、金属酸化物、硫黄、および金属硫化物が挙げられる。適切な負極材料の例としては、Ｌｉイオン電池において使用される従来の負極材料、例えば、リチウム、黒鉛（「ＬｉxＣ6」）、および他の炭素、シリケート、または酸化物系負極材料が挙げられる。
[0175] 例えば、適切な高電圧ホスフェートの１の分類は、Ｌｉa（Ｍ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＰＯ4として表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、またはＭｏであり、Ｍ３は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、１．２≧ａ≧０．９（または１．２＞ａ＞０．９）、１≧ｂ≧０．６（または１＞ｂ＞０．６）、０．４≧ｃ≧０（または０．４＞ｃ＞０）、０．２≧ｄ≧０（または０．２＞ｄ＞０）、０．２≧ｅ≧０（または０．２＞ｅ＞０）、および１．２≧ｆ≧０．９（または１．２＞ｆ＞０．９）である。この分類の正極材料に関するさらなる詳細は、Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ．，”Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｌｉ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，”Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２２，５８７−６０３ （２０１０）；Ｍａｒｏｍ ｅｔ ａｌ．，”Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２１，９９３８ （２０１１）；Ｚｈｉ−Ｐｉｎｇ ｅｔ ａｌ．，”Ｌｉ−Ｓｉｔｅ ａｎｄ Ｍｅｔａｌ−Ｓｉｔｅ Ｉｏｎ Ｄｏｐｉｎｇ ｉｎ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ−Ｏｌｉｖｉｎｅ ＬｉＣｏＰＯ4 ｂｙ Ｆｉｒｓｔ−Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，” Ｃｈｉｎ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６ （３） ０３８２０２ （２００９）；およびＦｉｓｈｅｒ ｅｔ ａｌ．，”Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬｉＭＰＯ4 （Ｍ） Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，ａｎｄ Ｎｉ）：Ｉｎｓｉｇｈｔｓ ｉｎｔｏ Ｄｅｆｅｃｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ａｎｄ Ｄｏｐｉｎｇ Ｂｅｈａｖｉｏｒ，”Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００８，２０，５９０７−５９１５（これらの開示は、全内容が参照により本明細書中に組み込まれている）において見られる。
[0176] 例えば、別の分類の適切な高電圧ホスフェートは、リチウム（Ｌｉ）、コバルト（Ｃｏ）、第１の遷移金属（Ｍ１）、Ｍ１とは異なる第２の遷移金属（Ｍ２）、およびホスフェート（ＰＯ4）を含むことができ、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、および亜鉛（Ｚｎ）（例えば、ドーパントおよび／またはその酸化物として）から選択され、それぞれ、Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｍ１y：Ｍ２z：（ＰＯ4）(1-a)（式中、−０．３≦ｘ≦０．３；０．０１≦ｙ≦０．５；０．０１≦ｚ≦０．３；−０．５≦ａ≦０．５；および０．２≦１−ｙ−ｚ≦０．９８である）として（簡便な表記法として）任意に表される、（１−ｘ）：（１−ｙ−ｚ）：ｙ：ｚ：（１−ａ）によって定義されるＬｉ：Ｃｏ：Ｍ１：Ｍ２：ＰＯ4のモル比を有することができる。好ましくは、Ｍ１およびＭ２は、それぞれ、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）およびニオブ（Ｎｂ）（例えば、ドーパントおよび／またはその酸化物として）から選択される。好ましくは、Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）（例えば、ドーパントおよび／またはその酸化物として）であり、Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、およびニオブ（Ｎｂ）（例えば、ドーパントおよび／またはその酸化物として）から選択される。好ましくは、−０．３≦ｘ＜０、−０．２≦ｘ＜０、または−０．１≦ｘ＜０である。好ましくは、Ｍ２は、Ｔｉであり、０．０５≦ｚ≦０．２５または０．０５≦ｚ≦０．２である。好ましくは、Ｍ２は、Ｖであり、０．０３≦ｚ≦０．２５または０．０５≦ｚ≦０．２である。好ましくは、０．３≦１−ｙ−ｚ≦０．９８、０．５≦１−ｙ−ｚ≦０．９８、または０．７≦１−ｙ−ｚ≦０．９８である。この分類のオリビン正極材料に関するさらなる詳細は、「Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」と題され、２０１０年１２月２３日に出願された、同時係属中で共同所有されている米国特許仮出願第６１／４２６，７３３号（その開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれている）に見られる。
[0177] 例えば、適切な高電圧フルオロホスフェートの１つの分類は、Ｌｉa（Ｍ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＰＯ4Ｆgとして表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、またはＭｏであり、Ｍ３は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、１．２≧ａ≧０．９（または１．２＞ａ＞０．９）、１≧ｂ≧０．６（または１＞ｂ＞０．６）、０．４≧ｃ≧０（または０．４＞ｃ＞０）、０．２≧ｄ≧０（または０．２＞ｄ＞０）、０．２≧ｅ≧０（または０．２＞ｅ＞０）、１．２≧ｆ≧０．９（または１．２＞ｆ＞０．９）、および１．２≧ｇ≧０（または１．２＞ｇ＞０）である。
[0178] 例えば、適切な高電圧フルオロシリケートの１つの分類は、Ｌｉa（Ｍ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＳｉＯ4Ｆとして表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、またはＭｏであり、Ｍ３は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、１．２≧ａ≧０．９（または１．２＞ａ＞０．９）、１≧ｂ≧０．６（または１＞ｂ＞０．６）、０．４≧ｃ≧０（または０．４＞ｃ＞０）、０．２≧ｄ≧０（または０．２＞ｄ＞０）、０．２≧ｅ≧０（または０．２＞ｅ＞０）、および１．２≧ｆ≧０．９（または１．２＞ｆ＞０．９）である。
[0179] 例えば、別の分類の適切な高電圧フルオロシリケートは、Ｌｉa（Ｍ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＳｉＯ4Ｆgとして表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、Ｍｎ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、またはＭｏであり、Ｍ３は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、１．２≧ａ≧０．９（または１．２＞ａ＞０．９）、１≧ｂ≧０．６（または１＞ｂ＞０．６）、０．４≧ｃ≧０（または０．４＞ｃ＞０）、０．２≧ｄ≧０（または０．２＞ｄ＞０）、０．２≧ｅ≧０（または０．２＞ｅ＞０）、１．２≧ｆ≧０．９（または１．２＞ｆ＞０．９）、および１．２≧ｇ≧０（または１．２＞ｇ＞０）である。
[0180] 例えば、適切な高電圧スピネルの１つの分類は、Ｌｉa（Ｍ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＯ4として表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、ＭｎまたはＦｅであり、Ｍ２は、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏまたはＣｕであり、Ｍ３は、遷移金属、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、またはＭｏであり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、１．２≧ａ≧０．９（または１．２＞Ａ＞０．９）、１．７≧ｂ≧１．２（または１．７＞ｂ＞１．２）、０．８≧ｃ≧０．３（または０．８＞ｃ＞０．３）、０．１≧ｄ≧０（または０．１＞ｄ＞０）、０．１≧ｅ≧０（または０．１＞ｅ＞０）、および２．２≧ｆ≧１．５（または２．２＞ｆ＞１．５）である。ＬＭＮＯタイプの正極材料、例えば、Ｌｉ1.05Ｍｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4およびＬＭＯタイプの材料、例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4は、この分類に挙げられる。この分類の正極材料に関するさらなる詳細は、Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ．，”Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｌｉ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，”Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２２，５８７−６０３ （２０１０）；Ｍａｒｏｍ ｅｔ ａｌ．，”Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２１，９９３８ （２０１１）；およびＹｉ ｅｔ ａｌ．，”Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｐｉｎｇ ｏｆ ＬｉＮｉ0.5Ｍｎ1.5Ｏ4 ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ５Ｖ ｌｉｔｈｉｕｍ−ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，”Ｉｏｎｉｃｓ （２０１１） １７：３８３−３８９（これらの開示は、全内容が参照により本明細書中に組み込まれている）において見出すことができる。
[0181] 例えば、適切な高電圧Ｌｉ過剰型層状酸化物の１つの分類は、Ｌｉ（ＬｉaＭ１bＭ２cＭ３dＭ４e）fＯ2として表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ３は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ４は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属または典型元素であり、０．４≧ａ≧０．０５（または０．４＞ａ＞０．０５）、０．７≧ｂ≧０．１（または０．７＞ｂ＞０．１）、０．７≧ｃ≧０．１（または０．７＞ｃ＞０．１）、０．７≧ｄ≧０．１（または０．７＞ｄ＞０．１）、０．２≧ｅ≧０（または０．２＞ｅ＞０）、および１．２≧ｆ≧０．９（または１．２＞ｆ＞０．９）である。ＯＬＯタイプの正極材料は、この分類に含まれる。この分類の正極材料に関するさらなる詳細は、Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ．，”Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｌｉ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，”Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２２，５８７−６０３ （２０１０）；Ｍａｒｏｍ ｅｔ ａｌ．，”Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ”Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２１，９９３８ （２０１１）；Ｊｏｈｎｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ：ｘＬｉ2ＭｎＯ3（１−ｘ）ＬｉＭｎ0.333Ｎｉ0.333Ｃｏ0.333Ｏ2（０＜ｘ＜０．７），”Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２０，６０９５−６１０６ （２００８）；およびＫａｎｇ ｅｔ ａｌ．，”Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ０．５Ｌｉ2ＭｎＯ3・０．５ＬｉＭＯ2 ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（Ｍ＝Ｍｎ0.5-xＮｉ0.5-xＣｏ2x，０＝ｘ＝０．５），”Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，１７，２０６９−２０７７ （２００７）（これらの開示は、全内容が参照により本明細書中に組み込まれている）に見られる。
[0182] 例えば、適切な高電圧、複合層状酸化物の１つの分類は、（Ｌｉ2Ｍ１aＭ２bＯ3）c（ＬｉＭ３dＭ４eＭ５fＯ2）gとして表すことができ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、およびＭ５は、同一であっても異なっていてもよく、Ｍ１は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ２は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ３は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ４は、遷移金属、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｏ、またはＮｉであり、Ｍ５は、ＶＩＡ族およびＶＩＩＡ族の元素を任意に除外した遷移金属、または典型元素であり、１．１≧ａ≧０（または１．１＞ａ＞０）、０．５≧ｂ≧０（または０．５＞ｂ＞０）、０．７≧ｃ≧０（または０．７＞ｃ＞０）、１≧ｄ≧０（または１＞ｄ＞０）、１≧ｅ≧０（または１＞ｅ＞０）、１≧ｆ≧０（または１＞ｆ＞０）、および１≧ｇ≧０．５（または１＞ｇ＞０．５）である。この分類の正極材料に関するさらなる詳細は、Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ ｅｔ ａｌ．，””Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｌｉ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，””Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２２，５８７−６０３ （２０１０）；Ｍａｒｏｍ ｅｔ ａｌ．，””Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ””Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，２１，９９３８ （２０１１）；Ｊｏｈｎｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，””Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ：ｘＬｉ2ＭｎＯ3（１−ｘ）ＬｉＭｎ0.333Ｎｉ0.333Ｃｏ0.333Ｏ2（０＜ｘ＜０．７），””Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２０，６０９５−６１０６ （２００８）；およびＫａｎｇ ｅｔ ａｌ．，””Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ０．５Ｌｉ2ＭｎＯ3・０．５ＬｉＭＯ2 ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（Ｍ＝Ｍｎ0.5-xＮｉ0.5-xＣｏ2x，０＝ｘ＝０．５），””Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，１７，２０６９−２０７７ （２００７）（これらの開示は、全内容が参照により本明細書中に組み込まれている）において見出すことができる。
[0183] 次に図２を見ると、これは、本発明の一実施形態による、Ｌｉイオン電池の作動、および改善された電解液の限定されない例示的な作用機序を示す。特許請求の範囲において記載されていない特定の理論に束縛されるものではないが、電解液中に一組の１種または複数の安定化添加剤化合物を含むことは、（例えば、そのコンディショニングの間の）電池の作動によって、高電圧正極材料を不活性化し、それによって電池の性能を劣化し得るバルク電解液成分と正極材料との間の反応を低減または防止することができる。
[0184] 図２を参照すると、電解液２０２は、ベース電解液を含み、初期電池サイクリングの間に、ベース電解液中の成分は、負極２０４上のまたは隣接する（固体電解質界面（「ＳＥＩ」）２０６の形態の）保護被膜のｉｎ ｓｉｔｕでの形成を補助することができる。負極ＳＥＩ２０６は、高電圧電解液２０２の還元分解を阻害することができる。好ましくは、および特許請求の範囲において記載されていない理論に束縛されるものではないが、４．２Ｖ以上の電圧における作動のために、電解液２０２は、正極２００上にまたは隣接する（ＳＥＩ２０８または別の誘導体の形態の）保護被膜のｉｎ ｓｉｔｕでの形成を補助することができる一組の添加剤を含むこともできる。正極ＳＥＩ２０８は、高電圧作動の間に別に起こり得る高電圧電解液２０２の酸化分解を阻害することができる。したがって、正極ＳＥＩ２０８は、負極ＳＥＩ２０６による還元反応の阻害に対応する態様で酸化反応を阻害することができる。例示された実施形態において、正極ＳＥＩ２０８は、サブミクロン範囲の厚さを有することができ、一組の１種または複数の添加剤中に存在するもの、例えば、一組の１種または複数の添加剤中に含まれるケイ素または他のヘテロ原子に相当する、あるいはこれらに由来する一組の１種または複数の化学元素を含むことができる。有利なことには、一組の１種または複数の添加剤は、正極２００を優先的に不活性化することができ、負極２０４よりもむしろ正極２００上の被膜形成に選択的に貢献することができる。正極２００上のこのような優先的または選択的被膜形成は、（負極ＳＥＩ２０６を越えて）抵抗の喪失によって電池の性能をその他の点で劣化させる負極２０４上のさらなる被膜形成がほとんどなされることなく、または全くなされることなく、酸化分解に対する安定性を付与することができる。より一般には、一組の１種または複数の添加剤は、正極材料の酸化還元電位未満、および負極２０４上のＳＥＩ形成の酸化還元電位を超えて分解し得る。
[0185] 特許請求の範囲において記載されていない特定の理論に束縛されるものではないが、正極ＳＥＩ２０８の形成は、下記の機序の１つまたは複数によって起こり得る。
（１）一組の添加剤化合物が分解して、正極ＳＥＩ２０８を形成することができ、これは、電解液成分のさらなる酸化分解を阻害する。
（２）一組の添加剤化合物が、中間生産物、例えば、ＬｉＰＦ6または正極材料との複合体を形成することができ、この中間生産物は続いて分解し、正極ＳＥＩ２０８を形成し、これは、電解液成分のさらなる酸化分解を阻害する。
（３）一組の添加剤化合物が、中間生産物、例えば、ＬｉＰＦ6との複合体を形成することができ、これは、次いで初期充電の間に分解する。次いで、このように得られた分解生成物は初期充電の間にさらに分解し、正極ＳＥＩ２０８を形成することができ、これは、電解液成分のさらなる酸化分解を阻害する。
（４）一組の添加剤化合物が、金属イオンの溶解を防止することによって正極材料を安定化させることができる。
[0186] 本発明の一実施形態によると、電解液２０２の作用の他の機序が考えられる。例えば、正極ＳＥＩ２０８を形成またはその質を改善することに代えて（またはこれと組み合わせて）、一組の１種もしくは複数の添加剤またはその誘導体（例えば、これらの分解生成物）が、負極ＳＥＩ２０６によるＬｉイオン拡散についての抵抗を低減するためなどで、負極ＳＥＩ２０６を形成またはその質を改善することができる。別の例として、一組の１種もしくは複数の添加剤またはその誘導体（例えば、これらの分解生成物）は、他の電解液成分と化学反応したり、複合体を形成したりすることによって、電解液２０２の安定性を改善することができる。さらなる例として、一組の１種もしくは複数の添加剤またはその誘導体（例えば、これらの分解生成物）は、化学反応または複合体形成によって、電解液２０２中の他の電解液成分または溶解した電極材料の分解生成物を除去することができる。正極ＳＥＩ２０８、負極ＳＥＩ２０６、および他の分解生成物または複合体の任意の１つまたは複数は、誘導体として見ることができ、これは、一組の１種または複数の添加剤中に存在するもの、例えば、一組の添加剤中に含まれるケイ素もしくは他のヘテロ原子に相当する、またはこれらに由来する、一組の１種もしくは複数の化学元素を含み得る。
[0187] 本明細書に記載されている電解液は、販売または商用用途における使用の前にコンディショニングすることができる。例えば、電解液を含む電池は、販売または商用の前に、サイクリングによってコンディショニングすることができる。電池をコンディショニングする方法は、例えば、販売のために電池をコンディショニングすることを含むことができる。このような方法には、例えば、電池を準備することと、少なくとも１サイクル、少なくとも２サイクル、少なくとも３サイクル、少なくとも４サイクル、または少なくとも５サイクルに亘って、このような電池をサイクリングすることとを含むことができ、各サイクルは、基準対電極、例えば、黒鉛負極に対して、４．９５Ｖ〜２．０Ｖ（または別の電圧範囲）で０．０５Ｃ（例えば、７．５ｍＡ／ｇの電流）のレートで電池を充電すること、および電池を放電することを含む。充電および放電は、より高いレートまたはより低いレート、例えば、０．１Ｃ（例えば、１５ｍＡ／ｇの電流）のレートで、０．５Ｃ（例えば、７５ｍＡ／ｇの電流）のレートで、または１Ｃ（例えば、１５０ｍＡ／ｇの電流）のレートで行うことができる。
[0188] 電池セル中の電解液の電気化学的安定性は、残存電流、または電池が完全に充電または放電された後にセルを通過する電流を測定することによって評価することができる。残存電流は、セルを完全に充電し、次いで平衡電位を超えて電圧を印加することによって測定することができる。セルが完全に充電されると、残存電流は、セル中の材料の電気化学的分解の程度を反映する。対照と比較した低い残存電流は、増強された電気化学的安定性を示す。特定の理論または作用機序に束縛されるものではないが、セルの平衡電位を超えると、電解液の電気化学的分解によって、負極から電解液への、および電解液から正極への電子移動に少なくとも部分的に起因して、電流が電池セル中を流れることが可能となる。本発明の実施形態による添加剤化合物は、電解液分解を通常もたらし得る条件下で本明細書において提案している機序のいずれかによって電解液の性能を改善させる。電気化学的安定性のこのような改善は、公知の電解液において存在する問題の解決を助ける。
[0189] 下記の多くの実施例から認識されるように、本発明の特定の実施形態の添加化合物は、室温および高温の両方で、高電圧セルにおいて従来の電解液の性能を改善させる。さらに、本発明の特定の実施形態の化合物は、高温で、低電圧セルにおいて従来の電解液の性能を改善させる。
[0190] 特定のＯＭＴＳ添加剤を含有する電解液は、標準のＣＲ２０３２（Ｈｏｈｓｅｎ）コインセル中の従来の電解液と比較して、残存電流の改善を示した。セルを４．５Ｖ、４．９Ｖおよび５．１Ｖで５０℃にて１０時間保持し、残存電流を観察した。特定のＯＭＴＳ添加剤を含有する電解液についてのより低い残存電流は、電解液分解の低減を示す。
[0191] 特定の実施形態によるＯＴＭＳ添加剤は、高電圧セルにおいて対照電解液よりもクーロン効率を改善させる。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、約６％ものクーロン効率の改善を示した。
[0192] 特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧スピネル（ＬＭＮＯタイプ）正極材料の室温サイクル寿命の約１９％もの改善を示した。
[0193] 特定の実施形態によるＮＴＭＳ添加剤は、高電圧セルにおいて対照電解液よりも室温サイクル寿命を改善させる。特定のＮＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧スピネル（ＬＭＮＯタイプ）正極材料の室温サイクル寿命の約１１％もの改善を示した。
[0194] 特定の実施形態による特定のＴＭＳ添加剤は、特定のＯＴＭＳおよびＮＴＭＳ添加剤について使用されるものよりも高い添加剤濃度でサイクル寿命およびクーロン効率を改善させる。特定のＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、約３％ものクーロン効率の改善を示した。特定のＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧スピネル（ＬＭＮＯタイプ）正極材料の室温サイクル寿命の約１０％もの改善を示した。
[0195] 特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧スピネル（ＬＭＮＯタイプ）正極材料の高温サイクル寿命の約１１０％もの改善を示した。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、ＬＭＯタイプの正極材料の高温サイクル寿命の約２００％もの改善を示した。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧スピネル（ＬＭＮＯタイプ）正極材料において１サイクル目の効率および１サイクル目の可逆容量を改善させる。
[0196] 特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、ＮＭＣタイプの正極材料の高温サイクル寿命の約７０％もの改善を示した。特定の実施形態によるＯＴＭＳ添加剤は、ＮＭＣタイプの正極材料において対照電解液よりも室温サイクル寿命を改善した。
[0197] 特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、リチウム化層状酸化物（ＯＬＯタイプ）正極材料の室温サイクル寿命の約７０％もの改善を示した。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧ＯＬＯタイプの正極材料の高温サイクル寿命の約１３０％もの改善を示した。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧ＯＬＯタイプの正極材料の室温エネルギー効率の約２．５％もの改善を示した。
[0198] 特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧オリビン正極材料（ＣＭ１タイプ）のクーロン効率の約１８％もの改善を示した。特定のＯＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧ＣＭ１タイプの正極材料の室温サイクル寿命の約４００％もの改善を示した。
[0199] 特定の実施形態によるＮＴＭＳ添加剤は、高電圧セルにおいて対照電解液よりも室温サイクル寿命を改善する。特定のＮＴＭＳ添加剤は、対照電解液と比較して、高電圧ＣＭ１タイプの正極材料の室温サイクル寿命の約４１０％もの改善を示した。
[0200] 下記の実施例は、本発明のいくつかの実施形態の特定の態様を記載し、当業者のために説明を例示および提供する。実施例は、本発明のいくつかの実施形態を理解および実施することにおいて有用な特定の方法を単に提供するに過ぎないため、実施例は本発明を限定すると解釈すべきではない。
（実施例１）
安定化剤を含む電池セルの形成および特性決定のための方法
[0201] 高純度アルゴンを充填したグローブボックス中で電池セルを形成した（Ｍ−Ｂｒａｕｎ、Ｏ2および湿気含量＜０．１ｐｐｍ）。最初に、ポリ（ビニリデンフルオライド）（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、カーボンブラック（Ｓｕｐｅｒ Ｐ Ｌｉ、ＴＩＭＣＡＬ）、およびドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）を、１−メチル−２−ピロリジノン（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）中で混合し、このように得られたスラリーを、アルミニウム集電体上に堆積させ、乾燥させ、正極材組成物被膜を形成した。リチウムまたは黒鉛負極を使用した。黒鉛負極の場合、黒鉛状炭素（メソカーボンマイクロビースまたはＭＣＭＢ）を、１−メチル−２−ピロリジノン（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）を溶媒として使用して、ポリ（ビニリデンフルオライド）（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、カーボンブラック（Ｓｕｐｅｒ Ｐ Ｌｉ、ＴＩＭＣＡＬ）と混合し、このように得られたスラリーを、銅集電体上に堆積させ、乾燥させ、負極材組成物被膜を形成した。コインセルタイプのアセンブリー（ＣＲ２０２５、Ｈｏｈｓｅｎ）において、正極剤組成物被膜、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅガラス繊維またはポリプロピレンセパレータ、およびリチウムまたは黒鉛負極を含む各電池セルを組み立てた。従来の電解液を安定化添加化合物と混合し、電池セルに添加した。電池セルを密封し、特定の温度（例えば、室温または２５℃）にて特定の電圧範囲（例えば、約２Ｖ〜約４．９５Ｖ）の間でサイクリングした。
（実施例２）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0202] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した約１０重量％のトリス（トリメチルシリル）ホスフェートを安定化剤として含む試験電池セル（「ｔｔｓｐ」と表示される。）について、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セル（「ＥＣ／ＤＭＣ、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、性能特性を測定した。試験電池セルおよび対照電池セルのそれぞれは、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）を含むものであった。図３Ａ（上）は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、サイクル寿命を改善し、２６サイクル後で初期放電容量の約７８％（安定化剤を用いない場合の約５０％未満と比較して）を維持した。図３Ｂ（下）は、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合のクーロン効率を比較するものであり、挿入図は、安定化剤を用いるクーロン効率の測定値の拡大図である。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、クーロン効率を改善し、約９５％の初期値から増加し、約９７％の安定又は定常値に達した（安定化剤を用いない場合の約１０％〜約４５％の範囲の値と比較して）。
（実施例３）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0203] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散したトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ｔｔｓｐ」と表示される。）を安定化剤として含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、性能特性を測定した。試験電池セルおよび対照電池セルのそれぞれは、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）を含み、約１５０ｍＡ／ｇの電流および室温（２５℃）にて約２Ｖ〜約４．９５Ｖでサイクリングした。図４は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、サイクル寿命を改善し、１００サイクル後で初期放電容量の約８０％（安定化剤を用いない場合の約２０％と比較して）および２００サイクル後で初期放電容量の約６８％（安定化剤用いない場合の約２０％未満と比較して）を維持した。安定化剤を含むことは、クーロン効率をも改善し、１００サイクル以降で約９８％を超える値を維持した。
[0204] 高温での安定性を評価するために、５０℃でサイクリングを行った。図５は、５０℃での容量維持率の測定の結果を図４に重ね合わせたものである。この図から評価することができるように、望ましいサイクル寿命特性は、５０℃という高い温度でも維持される。
（実施例４）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0205] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート：エチルメチルカーボネート（1:2）および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した安定化剤としてのトリス（トリメチルシリル）ホスフェートについて、性能特性を測定した。各試験電池セルは、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）および黒鉛負極を含むものであった。異なる濃度の安定化剤で、すなわち、約０．２５重量％、約０．５重量％、約１重量％、約２重量％、約１０重量％、および約１５重量％で測定を行った。
[0206] 図６は、安定化剤の濃度に応じた、容量維持率のプロットである（５０サイクル後に維持される、５サイクル目における放電時の比容量の百分率として表される。）。この図から評価することができるように、容量維持率は、安定化剤の濃度と共に変化し、低濃度の安定化剤における約６０％から、高濃度の安定化剤における約４５％までの範囲にあり、中間の濃度の安定化剤についての約９０％でピークとなる。
[0207] 図７は、安定化剤の濃度に応じた、５０サイクル目におけるクーロン効率のプロットである。この図から評価することができるように、クーロン効率も、安定化剤の濃度と共に変化し、低濃度の安定化剤における約８７％から、中間の濃度の安定化剤についての約９８％まで増加し、より高い濃度の安定化剤について僅かな減少を示す。
（実施例５）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0208] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート：エチルメチルカーボネート（１：２）および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した安定化剤として２重量％のトリス（トリメチルシリル）ホスフェートについてサイクリックボルタンメトリー測定を行った。ＬｉＭｎ2Ｏ4正極およびＬｉ負極を含む電池セルについて測定を行った。図８は、１サイクル目から３サイクル目についての重ね合わせたサイクリックボルタモグラムを示し、図９は、４サイクル目から６サイクル目についての重ね合わせたサイクリックボルタモグラムを示す。これらの図から評価することができるように、大きな抵抗増大が、１サイクル目の充電過程の間に最初に観察され、それに続くサイクルの間に（図８において「抵抗の減少」として表示されている矢印によって示されるように）この抵抗は減少する。また、１サイクル目の放電段階の間に、約３．６Ｖにおけるピークが最初に観察され、それに続くサイクルの間に（図８において「ピークの消失」として表示されている点線の楕円形の領域によって示されるように）このピークは徐々に消滅する。特許請求の範囲において記載されていない特定の理論に束縛されるものではないが、サイクリックボルタモグラムにおいて観察されるこの遷移挙動は、正極上の保護被膜（例えば、正極ＳＥＩ）の形成に（直接または間接的に）関与し得る中間生産物（例えば、電解液添加剤の誘導体）の形成を示し得る。
（実施例６）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0209] 従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散したトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ｔｔｓｐ」と表示される。）を安定化剤として含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、性能特性を測定した。試験電池セルおよび対照電池セルのそれぞれは、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）を含み、完全に充電された状態で約５０℃にて８日間保持し、約１Ｃ（１５０ｍＡ／ｇ）のレートおよび室温（２５℃）にて約２Ｖ〜約４．９５Ｖでサイクリングした。図１０は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、エージングに続いてサイクル寿命を改善した。
（実施例７）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0210] 安定化剤としてのトリス（トリメチルシリル）ホスフェートの有効性を、他の正極材料について試験した。一組の試験において、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散したトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ｔｔｓｐ」と表示される。）を安定化剤として含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、性能特性を測定した。試験電池セルおよび対照電池セルのそれぞれは、ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料を含み、室温での形成後、約１Ｃのレートおよび約５０℃にて約３Ｖ〜約４．９Ｖでサイクリングした。図１１は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料についてサイクル寿命を改善した。
[0211] 別の組の試験において、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散したトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ｔｔｓｐ」と表示される。）を安定化剤として含む試験電池セルについて、ならびに、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される）について、性能特性を測定した。試験電池セルおよび対照電池セルのそれぞれは、ＬｉＭｎ2Ｏ4正極材料（約４．２Ｖ）を含み、室温での形成後、約１Ｃのレートおよび約５０℃にて約３Ｖ〜約４．５Ｖでサイクリングした。図１２は、特定のサイクルにおいて維持される初期放電容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、ＬｉＭｎ2Ｏ4正極材料についてサイクル寿命をも改善した。安定化剤を含むことはまた、図１３（室温での形成後の約５０℃での開回路電圧測定を示す。）および図１４（約５．１Ｖの定電圧および約５０℃での残存電流測定を示す。）から評価することができるように、ＬｉＭｎ2Ｏ4正極材料について自己放電の低減および低い残存電流を生じさせた。
（実施例８）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0212] 従来の電解液（エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）中に分散した様々な安定化剤について、性能特性を測定した。各試験電池セルおよび各対照電池セルは、ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）およびリチウム負極を含むものであった。
[0213] 図１５は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る、安定化剤としてｔ−ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いる場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、サイクル寿命を改善した。
（実施例９）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0214] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なる安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。図１６は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。２種の異なるタイプの安定化剤を使用した。１つのタイプはケイ素を含み、別のタイプはケイ素を有していなかった。安定化剤の濃度は、約２重量％であった。この図から評価することができるように、ケイ素含有安定化剤を含むことは、サイクル寿命を改善し、安定化剤を用いない場合の約６５％未満と比較して、１００サイクル後で初期放電容量の約８０％超を維持した。この実施例において、ケイ素非含有安定化剤は、１００サイクル後で容量維持率が約４５％に悪化した。
（実施例１０）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0215] 実施例１の方法を使用して、異なる数のケイ素−炭素結合を含むケイ素含有安定化剤について性能特性を測定した。図１７は、安定化剤を含む電池セルについての５０サイクル目における放電時の比容量を比較したものである。この図から評価することができるように、３つ以上のケイ素−炭素結合を含む安定化剤を含むことは、３つ未満のケイ素−炭素結合を含む安定化剤と比較して、５０サイクル目においてより高い放電容量を生じさせた。
（実施例１１）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0216] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。試験した安定化剤のそれぞれは、Ｓｉ−Ｏ−Ａ部分（Ａ＝Ｐ、Ｂ、またはＳｉである。）を含むものであった。図１８は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、Ｓｉ−Ｏ−Ａ部分を含む安定化剤のそれぞれを含むことは、サイクル寿命を改善した。
（実施例１２）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0217] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。図１９は、電池セルについての１００サイクル目における放電時の比容量を比較したものである。安定化剤の濃度は、約２重量％であった。この図から評価することができるように、ケイ素含有安定化剤を含むことは、放電容量を改善した。
（実施例１３）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0218] 実施例１の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した約２重量％のトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を安定化剤として含む電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、性能特性を測定した。低い温度での安定性を評価するために、室温（２５℃）での初期サイクリング後に、サイクリングを約１０℃、約０℃、および約−１０℃にて行った。図２０は、異なる温度でのいくつかのサイクルに亘る電池セルの放電時における比容量を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことにより、室温未満の温度で放電容量を改善した。
（実施例１４）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0219] 実施例１の方法を使用して、安定化剤としてのトリス（トリメチルシリル）ホスフェートの有効性を、約５０℃まで温度を高くした状態で様々な正極材料について試験した。図２１は、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した約２重量％の安定化剤（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を含む電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない電池セル（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２ｖ）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）について、２５サイクル目における容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、安定化剤を含むことは、各正極材料についての容量維持率を改善した。
（実施例１５）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0220] ＬｉＭｎ2Ｏ4正極被膜を、コインセルタイプのアセンブリー（ＣＲ２０２５、Ｈｏｈｓｅｎ）においてハーフセル（負極としてＬｉ金属を含む。）中で生成した。１つのセルは、安定化剤としてトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有しない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。セルを約４．５Ｖ、約４．９Ｖ、および約５．１Ｖで約１０時間５０℃にて保持し、これらの残存電流を測定した。結果を図２２に示す。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むセルは、より低い残存電流を有し、これは電解液分解の低減を示す。
（実施例１６）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0221] ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料および黒鉛負極（ＭＣＭＢ）をそれぞれ含む電池セルを、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤としてトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有さない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される）。セルを、いくつかのサイクルについて約０．１Ｃのレートでサイクリングし、これらのクーロン効率を全サイクルにおいて測定し、結果を図２３に示す。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、クーロン効率を改善した。
（実施例１７）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0222] ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料および黒鉛負極（ＭＣＭＢ）をそれぞれ含む電池セルを、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤としてトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有さない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。セルは、最初に室温（２５℃）でサイクリングし、次いで充電された状態で約５０℃にて８日間保存した。続いて、セルを室温に冷却し、再びサイクリングした。図２４は、安定化剤を用いた場合と用いない場合の、いくつかのサイクルに亘る放電時における比容量を比較したものである。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、高温での貯蔵の後で放電容量を改善させ、それによって電解液および／または電池セルの熱安定性の増強を示すものとなった。
（実施例１８）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0223] ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）および黒鉛負極（ＭＣＭＢ）をそれぞれ含む電池セルを、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤としてトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ｔｔｓｐ」と表示される。）を有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有さない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。代表的なレート試験を１０１サイクル目において行い、電池セルのレート性能を測定した。図２５は、特定のレートで維持される低いレート（０．０５Ｃ）の比容量の百分率として表される、異なる充電および放電レートでの電池セルの容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、充電および放電の間の両方のレート性能を改善した。
（実施例１９）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0224] ＬｉＭｎ1.5Ｎｉ0.5Ｏ4正極材料および黒鉛負極（ＭＣＭＢ）をそれぞれ含む電池セルを、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤としてトリス（トリメチルシリル）ホスフェートを有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有しない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。セルを、いくつかのサイクルについて約０．１Ｃのレートでサイクリングした。図２６は、安定化剤を用いた場合と用いない場合の容量維持率を比較したものである。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、容量維持率を改善した。
（実施例２０）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0225] ドープされたＬｉＣｏＰＯ4正極材料（Ｌｉ(1-x)：Ｃｏ(1-y-z)：Ｆｅy：Ｔｉz：（ＰＯ4）(1-a)）および黒鉛負極（ＭＣＭＢ）をそれぞれ含む電池セルを、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤として約２重量％のトリス（トリメチルシリル）ホスフェートを有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有しない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。セルを、室温（２５℃）でサイクリングし、１サイクル目および１００サイクル目におけるこれらの充電の間の電圧プロファイルを、図２７に示す。充電の間のより高い電圧は、抵抗増大を示す。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、セル抵抗を低減させた。
（実施例２１）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0226] ハーフセル（負極としてＬｉ金属を含む。）を、実施例１の方法を使用して組み立てた。１つのセルは、安定化剤として約２重量％のトリス（トリメチルシリル）ホスフェート（「ＴＴＳＰ」と表示される。）を有する従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）を含み、別のセルは、安定化剤を有しない従来の電解液を含むものであった（「ＥＣ：ＥＭＣ（１：２）、１ＭのＬｉＰＦ6」と表示される。）。セルを室温（２５℃）でサイクリングし、３サイクル目における放電の間のこれらの電圧プロファイルを、図２８に示す。この図から評価することができるように、トリス（トリメチルシリル）ホスフェートを含むことは、セル抵抗を低減させた。
（実施例２２）
安定化剤を含む電池セルの形成および特性決定のための方法
[0227] 高純度アルゴンを充填したグローブボックス中で電池セルを形成した（Ｍ−Ｂｒａｕｎ、Ｏ２および湿気含量＜０．１ｐｐｍ）。最初に、ポリ（ビニリデンフルオライド）（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、カーボンブラック（Ｓｕｐｅｒ Ｐ Ｌｉ、ＴＩＭＣＡＬ）、および正極材料を、１−メチル−２−ピロリジノン（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）中で混合し、このように得られたスラリーをアルミニウム集電体上に堆積させ、乾燥させ、正極材組成物被膜を形成した。リチウムまたは黒鉛負極を使用した。黒鉛負極の場合、黒鉛状炭素を、１−メチル−２−ピロリジノン（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）を溶媒として使用して、ポリ（ビニリデンフルオライド）（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、カーボンブラック（Ｓｕｐｅｒ Ｐ Ｌｉ、ＴＩＭＣＡＬ）と混合し、このように得られたスラリーを銅集電体上に堆積させ、乾燥させ、負極剤組成物被膜を形成した。正極材組成物被膜、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅガラス繊維またはポリプロピレンセパレータ、およびリチウムまたは黒鉛負極を含む各電池セルを、コインセルタイプのアセンブリー（ＣＲ２０２５、Ｈｏｈｓｅｎ）において組み立てた。Ｌｉ負極を有するセルを、Ｈｏｈｓｅｎ ＣＲ２０３２セルにおいて試験した。従来の電解液を、安定化剤と混合し、電池セルに添加した。電池セルを密封し、特定の温度（例えば、室温または２５℃）にて各正極についての特定の電圧範囲の間でサイクリングした。表１は、フルセル中の各正極についてのサイクリング電圧範囲を示す。上端のカットオフ電圧は、フルセル中よりもハーフセル中の方が０．０５Ｖ高くなる。
Figure 2014522078
（実施例２３）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0228] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプである。図２９は、１サイクル目における電池セルのクーロン効率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２４）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0229] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプであり、試験は室温で行った。図３０は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２５）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0230] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプであり、試験は室温で行った。図３１は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＮＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２６）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0231] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプであり、試験は室温で行った。図３２は、１サイクル目における電池セルのクーロン効率を比較したものである。いくつかのＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２７）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0232] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプであり、試験は室温で行った。図３３は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２８）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0233] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＣＭ１タイプであった。図３４は、１サイクル目における電池セルのクーロン効率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例２９）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0234] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＣＭ１タイプであった。図３５は、１サイクル目における電池セルのクーロン効率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３０）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0235] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＣＭ１タイプであり、試験は室温で行った。図３６は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３１）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0236] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＣＭ１タイプであり、試験は室温で行った。図３７は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３２）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0237] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＣＭ１タイプであり、試験は室温で行った。図３８は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。いくつかのＮＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３３）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0238] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＮＭＣタイプであり、試験は高温で行った。図３９は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３４）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0239] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＮＭＣタイプであり、試験は高温で行った。図４０は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３５）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0240] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＯＬＯタイプであり、試験は室温で行った。図４１は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３６）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0241] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＯＬＯタイプであり、試験は高温で行った。図４２は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３６）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0242] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＯＬＯタイプであり、試験は室温で行った。図４３は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３７）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0243] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＯＬＯタイプであり、試験は室温で行った。図４４は、いくつかのサイクルに亘る電池セルのエネルギー効率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３８）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0244] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、正極材料はＬＭＮＯタイプであり、試験は高温で行った。図４５は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
（実施例３９）
安定化剤を含む電池セルの特性決定
[0245] 実施例２２の方法を使用して、従来の電解液（エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、および１ＭのＬｉＰＦ6）に分散した異なるケイ素含有安定化剤を含む試験電池セルについて、および、従来の電解液を含むが安定化剤を含まない対照電池セルについて、性能特性を測定した。この実施例において、電極材料はＬＭＯタイプであり、試験は高温で行った。図４６は、特定のサイクルにおいて維持される放電時における初期比容量の百分率として表される、いくつかのサイクルに亘る電池セルの容量維持率を比較したものである。ＯＴＭＳ添加剤は、対照よりも良好に性能を発揮したと評価することができる。
[0246] 特定の実施形態に関して本発明について記載してきた一方、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の真の要旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行ってもよく、等価物を置換してもよいことを当業者は理解すべきである。さらに、本発明の目的、要旨および範囲に適合させるように、特定の状況、材料、組成物、方法、または工程に多くの変更がなされてもよい。全てのこのような変更は、本明細書に添付の特許請求の範囲内であることが意図される。特に、本明細書において開示されている方法を、特定の順序で行なわれる特定の操作に関して記載してきた一方、これらの操作は、本発明の教示から逸脱することなく、組み合わせたり、更に分割したり、または再配列したりして、等価の方法を形成し得ることが理解される。したがって、本明細書において特に明示しない限り、操作の順序およびグループ化は、本発明を限定するものではない。

Claims (20)

  1. 第１の比容量を特徴とする負極活物質を含む負極と、
    第２の比容量を特徴とする正極活物質を含む正極であって、電池が約４．２Ｖ超の定格充電電圧を特徴とするように、第１の比容量および第２の比容量がマッチングされた正極と、
    リチウム塩、非水溶媒、および式（Ｉ）
    Figure 2014522078
     （式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、それぞれ独立に、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルキル基、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルケニル基、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルキニル基、ならびに置換および無置換のＣ5〜Ｃ20アリール基からなる群より選択され、
    Ｘは、窒素または酸素であり、
    Ｙは、水素化物基、ハロ基、ヒドロキシ基、チオ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、ケイ素含有基、リン含有基、および硫黄含有基からなる群より選択される。）
    で表される化合物を含む電解液と、
    を含む、電池。
  2. 前記正極活物質が、約４．９Ｖ〜約４．２Ｖの電圧範囲に亘る約０．０１Ｃの電流での放電時における少なくとも約１０ｍＡｈ／（活物質のｇ）の比容量を有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  3. 前記正極活物質が、約４．９Ｖ〜約４．２Ｖの電圧範囲に亘る約０．０１Ｃの電流での放電時における少なくとも約４０ｍＡｈ／（活物質のｇ）の比容量を有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  4. 前記正極活物質が、約４．９Ｖ〜約４．２Ｖの電圧範囲に亘る約０．０１Ｃの電流での放電時における少なくとも約１００ｍＡｈ／（活物質のｇ）の比容量を有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  5. 初回サイクルから１００サイクルにおいて、少なくとも約９０％のクーロン効率を有する、請求項１に記載の電池。
  6. 約５０℃超の温度での環境中で作動するとき、初回サイクルから１００サイクルにおいて、少なくとも約９０％のクーロン効率を有する、請求項１に記載の電池。
  7. 前記電池が約５０℃の温度であるとき、初回サイクルから１００サイクルにおいて、少なくとも約９０％のクーロン効率を有する、請求項１に記載の電池。
  8. 前記正極活物質が、ニッケル、マンガン、およびコバルトからなる群より選択される材料を含む、請求項１に記載の電池。
  9. 前記正極活物質が、スピネル構造リチウム金属酸化物、層状構造リチウム金属酸化物、またはリチウム過剰型層状構造リチウム金属酸化物を含む、請求項１に記載の電池。
  10. 前記正極活物質が、リチウム金属リン酸塩を含む、請求項１に記載の電池。
  11. リチウム塩と、
    非水溶媒と、
    式（Ｉ）
    Figure 2014522078
     （式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、それぞれ独立に、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルキル基、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルケニル基、置換および無置換のＣ1〜Ｃ20アルキニル基、ならびに置換および無置換のＣ5〜Ｃ20アリール基からなる群より選択され、
    Ｘは、窒素または酸素であり、
    Ｙは、水素化物基、ハロ基、ヒドロキシ基、チオ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、ケイ素含有基、リン含有基、および硫黄含有基からなる群より選択される。）
    で表される化合物と、を含み、
    高電圧電池において約４．２Ｖ超の電圧での電気化学的安定性を特徴とする、高電圧電池用電解液。
  12. さらに、前記電池が約５０℃の温度での環境において作動するときの電気化学的安定性を特徴とする、請求項１に記載の電解液。
  13. さらに、前記電池が約５０℃の温度であるときの電気化学的安定性を特徴とする、請求項１に記載の電解液。
  14. 高電圧電池において約４．５Ｖ超の電圧での電気化学的安定性を特徴とする、請求項１に記載の電解液。
  15. 高電圧電池において約５．０Ｖ超の電圧での電気化学的安定性を特徴とする、請求項１に記載の電解液。
  16. リチウム塩と、
    非水溶媒と、
    式（Ｉ）
    Figure 2014522078
     （式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、それぞれ独立に、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルキル基、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルケニル基、置換および無置換Ｃ1〜Ｃ20アルキニル基、ならびに置換および無置換Ｃ5〜Ｃ20アリール基からなる群より選択され、
    Ｘは、窒素または酸素であり、
    Ｙは、水素化物基、ハロ基、ヒドロキシ基、チオ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、イミニル基、アルコキシ基、アルケノキシ基、アルキノキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、Ｎ−置換アミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキルカルボニルアミノ基、アルケニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルケニルカルボニルアミノ基、アルキニルカルボニルアミノ基、Ｎ−置換アルキニルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、およびＮ−置換アリールカルボニルアミノ基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、ケイ素含有基、リン含有基、および硫黄含有基からなる群より選択される）
    で表される化合物と、を含む電解液を準備することと、
    第１の比容量を特徴とする負極活物質を含む負極を準備することと、
    第２の比容量を特徴とする正極活物質を含む正極を準備することであって、電池が約４．２Ｖ超の定格充電電圧を特徴とするように、第１の比容量および第２の比容量がマッチングされていることと、
    負極と正極と任意にセパレータとを電気化学セルに組み込むことと、
    電解液をセルに添加することと、
    セルを密封し、高電圧電池を形成することと、
    を含む、高電圧電池を作製する方法。
  17. 正極活物質が、約４．９Ｖ〜約４．２Ｖの電圧範囲に亘る約０．０１Ｃの電流での放電時における少なくとも約１０ｍＡｈ／（活物質のｇ）の比容量を特徴とする、請求項１６に記載の方法。
  18. 正極活物質が、ニッケル、マンガン、およびコバルトからなる群より選択される材料を含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 正極活物質が、スピネル構造リチウム金属酸化物、層状構造リチウム金属酸化物、またはリチウム過剰型層状構造リチウム金属酸化物を含む、請求項１６に記載の方法。
  20. 正極活物質が、リチウム金属リン酸塩を含む、請求項１６に記載の方法。
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