JP5802556B2 - 非水電解液用の非対称型および/または低対称型含フッ素リン酸エステル - Google Patents
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Description
で表され、且つフッ素原子の含有率が重量比で30%以上である非水電解液用の含フッ素リン酸エステル。
1)三塩化リン、t−ブタノール、下記一般式(2)
A(CF2)nCH2OH (2)
(式中、Aは水素原子またはフッ素原子、nは1〜8の整数を表す。)
で表される含フッ素アルコール及び下記一般式(3)
ROH (3)
(Rは炭素数1〜10のアルキル基または含フッ素アルキル基を表す。)
で表されるアルコールを反応させ、下記一般式(4)
で表される含フッ素ホスファイトを生成させる。
2)一般式(4)の含フッ素ホスファイトと分子状塩素を反応させて、下記一般式(5)
で表される含フッ素クロロホスフェートを生成させる。
3)ルイス酸触媒存在下、一般式(5)の含フッ素クロロホスフェートと下記一般式(6)
B(CF2)mCH2OH (6)
(式中、Bは水素原子またはフッ素原子を表す。但し、Bは式(2)のAと非同一である。mは1〜8の整数を表す。)
で表される含フッ素アルコールを反応させて、前記一般式(1)の含フッ素リン酸エステルを生成させる。
三塩化リン 340gとt−ブチルアルコール 184g、2,2,2−トリフルオロエタノール 496gを0℃で混合した後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 193gを6時間で吹き込んだ。次に、反応液に塩化マグネシウム 9.4g、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 409gを加え、130℃で4時間反応させた。冷却後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル) 743gを得た。
1H−NMR(400MHz、CDCl3)δ 5.92(tt,1H),4.39〜4.51(m,6H)
19F−NMR(376MHz、CDCl3)δ −76.01(t,6F),−125.15(t,2F),−137.97(d,2F)
EI−MS m/z 357[M−F]+,356[M−HF]+,275,245,225,165,163,143,115,95,83,69,64,51,33
三塩化リン 340gとt−ブチルアルコール 184g、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 660gを0℃で反応させた後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 196gを6時間で吹き込んだ。次に、反応液に塩化マグネシウム 9.4g、2,2,2−トリフルオロエタノール 310gを加え、130℃で4時間反応させた。冷却後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル) 765gを得た。
EI−MS m/z 389[M−F]+,388[M−HF]+,307,277,257,227,195,163,155,143,115,95,83,69,64,51,33
2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 409gに代えて、2,2−ジフルオロエタノール 244gを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2−ジフルオロエチル) 616gを得た。
1H−NMR(400MHz、CDCl3)δ 5.97(tt,1H),4.38〜4.46(m,4H),4.23〜4.33(m,3H)
19F−NMR(376MHz、CDCl3)δ −75.99(t,6F),−127.67(dt,2F)
EI−MS m/z 307[M−F]+,306[M−HF]+,275,263,245,225,207,165,163,143,115,83,69,64,51,33
三塩化リン 137gとt−ブチルアルコール 75g、2,2,2−トリフルオロエタノール 110g、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 145gを0℃で混合した後、60℃で5時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 78gを2時間で吹き込んだ。次に、反応液に塩化マグネシウム 3.8g、メタノール 39gを加え、50℃で2時間反応させた。冷却後、反応液に水 281g及び炭酸水素ナトリウム 31gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル 55gを得た。
1H−NMR(400MHz、CDCl3)δ 5.94(tt,1H),4.35〜4.46(m,4H),3.87(d,3H)
19F−NMR(376MHz、CDCl3)δ −76.01(t,3F),−125.58(td,2F),−138.44(d,2F)
EI−MS m/z 289[M−F]+,288[M−HF]+,258,257,207,177,127,117,97,79,69,64,51,33
三塩化リン 340gのジクロロメタン 650gの溶液とt−ブチルアルコール 184gのジクロロメタン 325gの溶液、2,2,2−トリフルオロエタノール 496のジクロロメタン 325gの溶液を0℃で混合した後、60℃で3時間反応させた。次いで、0℃まで冷却し、塩素ガス 193gを6時間で吹き込んだ。次に、溶媒を減圧留去後、濃縮液に塩化マグネシウム 9.4g、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール 409gを加え、130℃で4時間反応させた。冷却後、反応液に水 500g及び炭酸水素ナトリウム 16gを加えて攪拌後、水層を除去した。有機層を蒸留精製し、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル) 626gを得た。
実施例1で得られたリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)、実施例2で得られたリン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)、実施例3で得られたリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2−ジフルオロエチル)、及び実施例4で得られたリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル及び比較の含フッ素リン酸エステルとして、リン酸トリス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)についてそれぞれ粘度(ウベローデ粘度計、20℃)、誘電率を測定した。結果を表1に示す。
リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2−ジフルオロエチル)、リン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル及び比較の含フッ素リン酸エステルとして、リン酸トリス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)及びリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)について、それぞれ20℃にてLiPF6を添加し、6時間20℃で攪拌し溶解させた。不溶のLiPF6を濾別後、溶液の19F−NMR分析によりLiPF6溶解度を求めた。結果を表2に示す。
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の体積比1:1:1の混合液に、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を20重量%添加後、LiPF6を1モル/Lの割合で溶解させ非水電解液aとした。
図1の断面図に示すような非水系二次電池を作成した。負極1は、グラファイトとポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドンの混合物を、銅箔からなる集電体2への塗布、乾燥後、加圧成型により得たものであり(厚さ0.1mm)、正極3はLiCoO2とアセチレンブラック及びN−メチル−2−ピロリドンの混合物をアルミ箔からなる集電体4への塗布、乾燥後、加圧成型により得たものである(厚さ0.1mm)。これら負極1、正極3を構成する物質は、ポリエチレンから成る多孔質セパレータ5(厚さ16μm、空孔率50%)を介して積層した。このような電池の非水電解液として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートを体積比1:1:1で混合した溶媒にリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を重量比で20%の割合で混合した溶媒にLiPF6を1.0モル/Lの割合で溶解させたものを用い、これを正極、負極間に含浸させ金属樹脂複合フィルム6を熱溶着させ封止した。この非水系二次電池をA1とした。
2:集電体
3:正極
4:集電体
5:多孔質セパレータ
6:金属樹脂複合フィルム
7:正極端子
8:負極端子
Claims (10)
- 一般式(1)
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基又は含フッ素アルキル基を表す。A及びBは、水素原子またはフッ素原子を表し、且つAとBは非同一である。n、mは、それぞれ独立に1〜8の整数を表す。)
で表され、且つフッ素原子の含有率が重量比で30%以上である含フッ素リン酸エステル(リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2−ジフルオロエチル)およびリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(エチル)(2,2−ジフルオロエチル)を除く)を含む非水電解液。 - 一般式(1)において、n、mがそれぞれ独立に1〜4の整数であり、且つ、Rが炭素数1〜4のアルキル基または含フッ素アルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液。
- 一般式(1)において、n、mがそれぞれ独立に1〜4の整数であり、且つRが、メチル基、エチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基から選ばれる1種であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液。
- 一般式(1)で表される化合物が、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)である請求項1に記載の非水電解液。
- 一般式(1)で表される化合物が、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)である請求項1に記載の非水電解液。
- 一般式(1)で表される化合物が、リン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチルである請求項1に記載の非水電解液。
- リチウム塩をさらに含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の非水電解液。
- 前記一般式(1)で表される含フッ素リン酸エステルを重量比で3〜60%含有する有機溶媒とリチウム塩を含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の非水電解液。
- 前記一般式(1)で表される含フッ素リン酸エステルを重量比で5〜40%含有する有機溶媒とリチウム塩を含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の非水電解液。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の非水電解液を用いた非水系二次電池。
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