JP5667328B2 - 2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体、その調製方法及び使用 - Google Patents
2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体、その調製方法及び使用 Download PDFInfo
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Description
[実施例1]
本実施例は、ビス第四級アンモニウムテトラフルオロほう酸塩(n=2)を調製した。
[実施例2]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムヘキサフルオロリン酸塩を調製した。
[実施例3]
本実施例では、ビス第四級アンモニウム(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを調製した。
[実施例4]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムトリフルオロメタンスルホナートを調製した。
[実施例5]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムテトラフルオロほう酸塩を調製した(n=3)。
[実施例6]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムヘキサフルオロリン酸塩を調製した。
[実施例7]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを調製した。
[実施例8]
本実施例では、ビス第四級アンモニウムビス(フルオロスルホニル)イミドを調製した。
[実施例9]
N2雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを、2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比10:1で、ビス第四級アンモニウムテトラフルオロほう酸塩イオン液体を添加し、40℃に加熱して、均一な有機相になるように撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiBF4)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例10]
Ar2の雰囲気下で、100mLのビス第四級アンモニウムヘキサフルオロリン酸塩のイオン液体を入れ、40℃に加熱して撹拌して、さらに、リチウム塩のモル濃度が1mol/Lであるように、所定量のリチウム塩(LiPF6)を添加し、リチウムが完全に溶解するまで撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例11]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比1:100で、ビス第四級アンモニウムヘキサフルオロリン酸塩イオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が0.3mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiTFSI)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例12]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比1:10で、ビス第四級アンモニウムビス(トリフルオロメタスルホニル)イミドのイオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1.2mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(例えば、LiBF4、LiPF6、LiTFSI、LiFSI)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例13]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比1:1で、ビス第四級アンモニウムビス(フルオロメタスルホニル)イミドのイオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1.2mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiTFSI、LiFSI)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例14]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比40:1で、ビス第四級アンモニウムビス(フルオロメタスルホニル)イミドのイオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiFSI)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例15]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比70:1で、ビス第四級アンモニウムヘキサフルオロリン酸塩のイオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiTFSI)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
[実施例16]
N2(又はAr2)雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピレンカーボネート(PC)とを2:3:1:2の体積比で、有機溶剤(混合溶剤EC+ EMC + DMC + PCと略し)を調製した。さらに、混合溶剤EC+ EMC + DMC + PC :2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を質量比100:1で、ビス第四級アンモニウムテトラフルオロほう酸塩のイオン液体を添加し、40℃に加熱し、均一の有機相になるまで撹拌した。最後、リチウム塩のモル濃度が1mol/L(有機相の体積であるVEC+ EMC + DMC + PC+2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体に基づいてリチウム塩の量を算出)になるように、所定量のリチウム塩(LiBF4)を添加し、さらに、リチウム塩が完全に溶解するまでに撹拌し、目的の有機電解液を得た。
Claims (10)
- 下記の構造式を有することを特徴とする、2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体。
(ここで、n=2、3又は6,Y−はBF4 −、PF6 −、(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−又はCF3SO3 −である。) - [ステップ1]2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩とハロゲン化アルキルとを1:2〜1:2.5のモル比で混合した後、60℃〜80℃に加熱し、撹拌して反応させることで、アルキルビス第四級アンモニウムハライドを得、前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩は、N,N,N’,N’−テトラメチル−エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−プロパンジアミン、又はN,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミンであり、前記ハロゲン化アルキルは、メトキシエトキシクロロメタン又はメトキシエトキシブロモメタンであるステップと、
[ステップ2]ステップ1で調製したアルキルビス第四級アンモニウムハライドと、一般式がM+Y−である塩とを、1:2のモル比で混合して脱イオン水に添加し、撹拌してイオン交換反応を行い、さらに精製した後、下記に示す構造式を有する2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を得るステップと、を含むことを特徴とする、2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体の調製方法。
(ここで、nは2、3又は6であり、M+はNa+、K+又はNH4 +であり、Y−はBF4 −、PF6 −、(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−又はCF3SO3 −である。) - ステップ1では、前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩と前記ハロゲン化アルキルとの撹拌反応時間は、24時間〜72時間であり、反応液を冷却した後、酢酸エチルで洗浄し、洗浄後に得られた生成物を真空乾燥させ、精製のアルキルビス第四級アンモニウムハライドを得ることを特徴とする、請求項2に記載の2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体の調製方法。
- ステップ1では、前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩と前記ハロゲン化アルキルとの反応は、窒素ガス又はアルゴンガスにより形成された雰囲気下で行うことを特徴とする、請求項2に記載の2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体の調製方法。
- 前記ステップ2では、前記イオン交換反応において、温度が室温であり、反応時間が8時間〜24時間であることを特徴とする、請求項2に記載の2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体の調製方法。
- ステップ2では、前記精製のステップは、アルキルビス第四級アンモニウムハライドと、一般式がM+Y−である塩とを撹拌して反応させた後に得られた混合溶液をジクロロメタンで抽出し、得られた水相をAgNO3飽和水溶液で滴定して沈殿が生じなくなるまで、当該抽出を続け、ジクロロメタンの抽出液を蒸発させ濃縮した後、真空乾燥して2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を得ることを特徴とする、請求項2に記載の2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体の調製方法。
- 2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体と、有機溶剤と、リチウム塩とを含み、前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体は、下記に示す構造式を有し、
(ここで、nは、2、3又は6であり、Y−はBF4 −、PF6 −、(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−又はCF3SO3 −である。)
前記有機溶剤と前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体との質量比が0〜100であり、前記リチウム塩の濃度が0.3mol/L〜1.2mol/Lであることを特徴とする、電解液。 - 前記リチウム塩は、テトラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、リチウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及びリチウム・ビス(フルオロスルホニル)イミドからなる群から任意に選択される少なくとも1つであることを特徴とする、請求項7に記載の電解液。
- 前記有機溶剤は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート及びプロピオン酸エチルから任意に選択される少なくとも1つであることを特徴とする、請求項7に記載の電解液。
- [ステップ1]有機溶剤を提供し、前記有機溶剤に対して、2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体を添加し均一に撹拌し、前記有機溶剤と前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体との質量比が0〜100であり、前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体は下記に示す構造式を有するステップと、
(ここで、nは2、3又は6であり、Y−はBF4 −、PF6 −、(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−又はCF3SO3 −である。)
[ステップ2]前記有機溶剤と前記2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体とから構成される混合溶液に対してリチウム塩を添加し、撹拌して溶解させ、前記リチウム塩の濃度は0.3mol/L〜1.2mol/Lであるステップとを含む、電解液の調製方法。
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