JP6293804B2 - マグネシウム塩を含む電解質溶液及びマグネシウム塩の製造方法 - Google Patents
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Description
Mg2+(L)x(PF6)2 (i)
式中、xは1〜6の数を表し、各Lは以下の化合物の一つから選択されたリガンドを表す:ハロメタン、環状クラウンエーテル、または一般式R−C≡Nのニトリル。
Mg2+(Ly)x(PF6)2 (ii)
式中、xは1〜6の数を表し、各Lyは以下の化合物の任意の一つから独立に選択されたリガンドを表す:ハロメタン、環状クラウンエーテル、または一般式R−C≡Nのニトリル;そしてLyは化合物L1及びL2の混合物を備え;本方法は、Mg金属を提供するステップ、第1化合物(L1)を備える第1乾燥溶液中でMg金属を洗浄し、活性化させるステップ、活性化されたMg金属及び第1化合物L1の溶液を、第2化合物(L2)を備える第2乾燥溶液中のNOPF6で処理するステップ、残留溶媒を除去するステップ、及び、残存固体を再結晶化して式(ii)の塩を形成するステップ、を備える。
Sigma Aldrichからのマグネシウム粉末(>99%)の形態のマグネシウム金属が洗浄され、約10mgのI2で溶液が透明になるまで活性化された。得られた混合物は、室温の乾燥N2雰囲気下で、CH3CN及びNOPF6(ACROS Organicsから購入した)の乾燥溶液中で、滴下により溶媒和された。NOPF6溶液を加えた後、反応混合物は透明ガス(NO)を放出し、乾燥N2下の反応フラスコから排出された。溶液は一晩中45℃に穏やかに加熱された。反応式は以下の式(1)の通りである。
Mg(CH3CN)6(PF6)2のCH3CN溶液にEt2Oを拡散して単結晶が得られた。Bruker D8 Quest CCD回折計を用いて集められたデータをについてX線解析を行い、複合体が所望の塩であることを確認した(図1)。
以下に報告する全てのサイクリックボルタンメトリー及びリニアスイープボルタンメトリー実験は、乾燥溶媒を用いた乾燥アルゴン雰囲気下のグローブボックス(MBraun)内で実行された。サイクリックボルタンメトリー及びリニアスイープボルタンメトリーは、IVIUM CompactStatを使用して実行した。
Mgを作用電極として使用する対称セル(Mg|Mg|Mg)中の電解質としてMg(CH3CN)6(PF6)2塩を使用することについて研究を行った。Arbin BT2043電池試験システムで電池サイクルを実行した。THF−CH3CNでの1:1比中におけるMg(CH3CN)6(PF6)2の0.12M及び0.71M溶液の両方が、50mV・s−1の速度で、Mgに対して−0.5Vから0.5Vの間で10サイクルされた。図8及び9は0.12M及び0.71Mの電解質溶液のボルタモグラムを示す。これらの溶液は10サイクルにわたってめっき電流密度の損失が殆どない状態で可逆的なMgのめっき及び剥離を示した。実質的に電流密度の減衰がないことを示すこれらのプロセスの可逆性は、Mg電極が絶縁膜または不動態膜がないままであることを示唆する。
Claims (12)
- 電解質溶媒としてのエーテル及びアセトニトリルと、以下の一般式の塩とを含む電解質溶液:
Mg2+(L)x(PF6)2 (i)
式中、xは1〜6の数を表し、
各Lは一般式R−C≡Nのニトリルであるリガンドを表し、Rは以下から独立に選択された有機基を表す:メチル、エチル、プロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、トルエン、ナフタレン、またはフェニル。 - xは1より大きい、請求項1に記載の電解質溶液。
- xが6である、請求項1または2に記載の電解質溶液。
- Rが、Lで表された各リガンドについて同一である、請求項3に記載の電解質溶液。
- 各リガンドLがアセトニトリルである、請求項1から4のいずれか一項に記載の電解質溶液。
- 以下の一般式の塩の製造方法であって:
Mg2+(Ly)x(PF6)2 (i)
式中、xは1〜6の数を表し、
Lyは一般式R−C≡Nのニトリルであるリガンドを表し;
Lyは、それぞれが一般式R−C≡Nで表されるニトリルであるリガンドL1及びL2の任意の組合せを備え;
L1及びL2についてRが以下から選択された有機基を独立に表し:メチル、エチル、プロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、トルエン、ナフタレン、またはフェニル;
Mg金属を提供するステップと、
第1リガンド(L1)を備える第1乾燥溶液中で前記Mg金属を洗浄、及び活性化するステップと、
活性化されたMg金属及び第1リガンドL1の溶液を、第2リガンド(L2)を備える第2乾燥溶液中のNOPF6で処理するステップと、
残留溶媒を除去するステップと、
残存固体を再結晶化して式(i)の塩を形成するステップと、を備える方法。 - xが1より大きい、請求項6に記載の方法。
- xが6である、請求項6または7に記載の方法。
- L1及びL2が同一のニトリルである、請求項8に記載の方法。
- L1及びL2が両方ともアセトニトリルである、請求項8または9に記載の方法。
- 請求項1に記載の電解質溶液を備える、セルまたは電池。
- 前記セルまたは電池は、マグネシウムセル若しくは電池、またはマグネシウムイオンセル若しくは電池である、請求項11に記載のセルまたは電池。
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