JPWO2005042466A1 - Quaternary ammonium salts, electrolytes, electrolytes and electrochemical devices - Google Patents

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Abstract

本発明の第四級アンモニウム塩は、一般式[化1][式中、R1及びR2は、同一又は異なって、C1−4アルキル基を示す。またR1及びR2は、これらが結合する窒素原子と共に互いに結合して飽和複素環を形成してもよい。R3及びR4は、同一又は異なって、メチル基又はエチル基を示す。X−は、陰イオンを示す。]で表される。本発明の第四級アンモニウム塩は、10℃以下の融点を有し、非水系有機溶媒への溶解性に優れ、且つ格段に高い電気伝導度を有し、電解質として好適に使用され得る。The quaternary ammonium salt of the present invention has the general formula [Chemical Formula 1] [wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent a C 1-4 alkyl group. R1 and R2 may be bonded together with a nitrogen atom to which they are bonded to form a saturated heterocyclic ring. R3 and R4 are the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. X- represents an anion. ]. The quaternary ammonium salt of the present invention has a melting point of 10 ° C. or lower, is excellent in solubility in a non-aqueous organic solvent, has a remarkably high electrical conductivity, and can be suitably used as an electrolyte.

Description

本発明は、第四級アンモニウム塩、電解質、電解液及び電気化学デバイスに関する。   The present invention relates to a quaternary ammonium salt, an electrolyte, an electrolytic solution, and an electrochemical device.

近年、融点を常温以下にもつ塩(常温溶融塩)が開発されている。このような常温溶融塩としては、例えば、一般式   In recent years, salts having a melting point below room temperature (room temperature molten salts) have been developed. As such a room temperature molten salt, for example, a general formula

[式中、R1A、R2A、R3A及びR4Aは、同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキル基又はR’−O−(CH−(R’はメチル基又はエチル基、nは1〜4の整数)で表されるアルコキシアルキル基を示す。これらR1A、R2A、R3A及びR4Aのいずれか2個の基が環を形成していても構わない。但し、R1A〜R4Aのうち少なくとも1つは上記アルコキシアルキル基である。Wは窒素原子又はリン原子を示し、Yは一価のアニオンを示す。]
で表される脂肪族アンモニウム塩が知られている(特許文献1)。
[Wherein, R 1A , R 2A , R 3A and R 4A are the same or different, and are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or R′—O— (CH 2 ) n — (R ′ is a methyl group or an ethyl group). Group, n represents an integer of 1 to 4). Any two groups of R 1A , R 2A , R 3A and R 4A may form a ring. However, at least one of R 1A to R 4A is the alkoxyalkyl group. W represents a nitrogen atom or a phosphorus atom, and Y represents a monovalent anion. ]
The aliphatic ammonium salt represented by these is known (patent document 1).

特許文献1に開示されている脂肪族アンモニウム塩は、非水系有機溶媒への溶解性に優れ、低温時における塩の析出が起こり難い性質を備えている。   The aliphatic ammonium salt disclosed in Patent Document 1 is excellent in solubility in a non-aqueous organic solvent and has a property that salt precipitation hardly occurs at low temperatures.

しかしながら、該脂肪族アンモニウム塩を非水系有機溶媒に溶解した溶液の電気伝導度はある程度満足できるものの、脂肪族アンモニウム塩そのものの電気伝導度は低く、満足できるレベルに至っていない。また、該脂肪族アンモニウム塩は、粘度が高いために流動性に乏しく、それ故、浸透性が要求される多孔性の電極を使用した電気デバイスの電解液には適していない。
WO 02/076924 A1
However, although the electric conductivity of a solution obtained by dissolving the aliphatic ammonium salt in a non-aqueous organic solvent can be satisfied to some extent, the electric conductivity of the aliphatic ammonium salt itself is low and has not reached a satisfactory level. In addition, the aliphatic ammonium salt is poor in fluidity due to its high viscosity, and therefore is not suitable for an electrolytic solution of an electric device using a porous electrode that requires permeability.
WO 02/076924 A1

本発明の課題は、10℃以下の融点を有し、高い電気伝導度を備え、且つ非水系有機溶媒への溶解性に優れた第四級アンモニウム塩を提供することである。   An object of the present invention is to provide a quaternary ammonium salt having a melting point of 10 ° C. or lower, high electrical conductivity, and excellent solubility in a non-aqueous organic solvent.

本発明者らは、上記課題を解決できる第四級アンモニウム塩を開発すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、上記特許文献1に具体的な記載も示唆もない下記一般式(1)で表される特定の第四級アンモニウム塩が、10℃以下の低融点を有し、非水系有機溶媒への溶解性に優れ、且つ格段に高い電気伝導度を有し、電解質として好適に使用できることを見い出した。本発明は、斯かる知見に基づき完成されたものである。   The inventors of the present invention have made extensive studies to develop a quaternary ammonium salt that can solve the above-mentioned problems. As a result, the specific quaternary ammonium salt represented by the following general formula (1), which has no specific description or suggestion in Patent Document 1, has a low melting point of 10 ° C. or lower, and is a non-aqueous organic solvent. It has been found that it has excellent solubility and has a remarkably high electrical conductivity and can be suitably used as an electrolyte. The present invention has been completed based on such findings.

本発明は、下記に示す第四級アンモニウム塩、電解質、電解液及び電気化学デバイスを提供する。
1.一般式
The present invention provides the following quaternary ammonium salt, electrolyte, electrolytic solution, and electrochemical device.
1. General formula

[式中、R及びRは、同一又は異なって、C1−4アルキル基を示す。またR及びRは、これらが結合する窒素原子と共に互いに結合して飽和複素環を形成してもよい。R及びRは、同一又は異なって、メチル基又はエチル基を示す。Xは、陰イオンを示す。]
で表される第四級アンモニウム塩。
2.R及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、3〜5員の飽和複素環である上記1に記載の第四級アンモニウム塩。
3.R及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、ピロリジン環である上記2に記載の第四級アンモニウム塩。
4.R及びRが共にメチル基である上記1に記載の第四級アンモニウム塩。
5.Xが、BF 、AlCl 、AlCl 、PF 、AsF 、N(CFSO 、N(CF3CF2SO 、C(CFSO 、N(CFSO)(CFCO)、CFSO 、CHSO 、CHCO 、CFCOO、NO 、CCOO又、CSO 、CF3BF3、C2F5BF3又はIである上記1〜4のいずれかに記載の第四級アンモニウム塩。
6.Xが、BF 又はN(CFSO である上記5に記載の第四級アンモニウム塩。
7.一般式
[Wherein, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a C 1-4 alkyl group. R 1 and R 2 may be bonded together with the nitrogen atom to which they are bonded to form a saturated heterocyclic ring. R 3 and R 4 are the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. X represents an anion. ]
A quaternary ammonium salt represented by
2. The quaternary ammonium salt according to 1 above, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a 3- to 5-membered saturated heterocyclic ring.
3. The quaternary ammonium salt according to 2 above, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a pyrrolidine ring.
4). The quaternary ammonium salt according to 1 above, wherein R 1 and R 2 are both methyl groups.
5). Wherein X -, BF 4 -, AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 -, PF 6 -, AsF 6 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (CF 3CF2 SO 2) 2 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, N ( CF 3 SO 2) (CF 3 CO) -, CF 3 SO 3 -, CH 3 SO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 COO -, NO 3 -, C 6 H The quaternary ammonium salt according to any one of 1 to 4 above, which is 5 COO or C 6 H 5 SO 3 , CF3BF3 , C2F5BF3 or I .
6). The quaternary ammonium salt according to 5 above, wherein X is BF 4 or N (CF 3 SO 2 ) 2 .
7). General formula

[式中、R及びRは、同一又は異なって、C1−4アルキル基を示す。またR及びRは、これらが結合する窒素原子と共に互いに結合して飽和複素環を形成してもよい。R及びRは、同一又は異なって、メチル基又はエチル基を示す。Xは、陰イオンを示す。]
で表される第四級アンモニウム塩からなる電解質。
8.R及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、3〜5員の飽和複素環である第四級アンモニウム塩からなる上記7に記載の電解質。
9.R及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、ピロリジン環である第四級アンモニウム塩からなる上記8に記載の電解質。
10.R及びRが共にメチル基である第四級アンモニウム塩からなる上記7に記載の電解質。
11.Xが、BF 、AlCl 、AlCl 、PF 、AsF 、N(CFSO 、N(CF3CF2SO 、C(CFSO 、N(CFSO)(CFCO)、CFSO 、CHSO 、CHCO 、CFCOO、NO 、CCOO又、CSO 、CF3BF3、C2F5BF3又はIである第四級アンモニウム塩からなる上記7〜10のいずれかに記載の電解質。
12.Xが、BF 又はN(CFSO である第四級アンモニウム塩からなる上記11に記載の電解質。
13.上記7〜12のいずれかに記載の電解質の1種又は2種以上を含有する電解液。
14.上記7〜12のいずれかに記載の電解質のうち少なくとも1種と、有機溶媒とを含んでなる上記13に記載の電解液。
15.有機溶媒が、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ニトリル化合物及びスルホン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である上記14に記載の電解液。
16.有機溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種である上記15に記載の電解液。
17.上記13に記載の電解液を含む電気化学デバイス。
18.電気化学デバイスが、電気二重層キャパシタ又は二次電池である上記17に記載の電気化学デバイス。
[Wherein, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a C 1-4 alkyl group. R 1 and R 2 may be bonded together with the nitrogen atom to which they are bonded to form a saturated heterocyclic ring. R 3 and R 4 are the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. X represents an anion. ]
An electrolyte comprising a quaternary ammonium salt represented by:
8). 8. The electrolyte according to 7 above, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a quaternary ammonium salt which is a 3- to 5-membered saturated heterocyclic ring.
9. 9. The electrolyte according to 8 above, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a quaternary ammonium salt which is a pyrrolidine ring.
10. 8. The electrolyte as described in 7 above, which comprises a quaternary ammonium salt in which R 1 and R 2 are both methyl groups.
11. Wherein X -, BF 4 -, AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 -, PF 6 -, AsF 6 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (CF 3CF2 SO 2) 2 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, N ( CF 3 SO 2) (CF 3 CO) -, CF 3 SO 3 -, CH 3 SO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 COO -, NO 3 -, C 6 H 5 COO - also, C 6 H 5 SO 3 - , CF3BF3 -, C2F5BF3 - or I - a is electrolyte according to any one of the above 7-10 consisting of quaternary ammonium salts.
12 12. The electrolyte according to 11 above, comprising a quaternary ammonium salt in which X is BF 4 or N (CF 3 SO 2 ) 2 .
13. The electrolyte solution containing the 1 type (s) or 2 or more types of the electrolyte in any one of said 7-12.
14 14. The electrolytic solution according to 13 above, comprising at least one of the electrolytes according to any one of 7 to 12 above and an organic solvent.
15. 15. The electrolytic solution according to 14 above, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, nitrile compounds, and sulfone compounds.
16. 16. The electrolytic solution according to 15 above, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate.
17. 14. An electrochemical device comprising the electrolytic solution according to 13 above.
18. 18. The electrochemical device according to 17 above, wherein the electrochemical device is an electric double layer capacitor or a secondary battery.

第四級アンモニウム塩
本明細書において、R及びRで示されるC1−4アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル基等が挙げられる。好ましいC1−4アルキル基は、メチル基である。
Quaternary ammonium salt In this specification, examples of the C 1-4 alkyl group represented by R 1 and R 2 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, and tert-butyl. Groups and the like. A preferred C 1-4 alkyl group is a methyl group.

及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成される飽和複素環としては、例えば、3〜5員の飽和複素環を挙げることができる。好ましい飽和複素環は、ピロリジン環である。Examples of the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded include a 3- to 5-membered saturated heterocyclic ring. A preferred saturated heterocyclic ring is a pyrrolidine ring.

具体的な第四級アンモニウムカチオンとしてはビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムカチオン、N,N−(ジメトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムカチオン、N,N−(ジメトキシメチル)−N−プロピル−N−メチルアンモニウムカチオン、N,N−(ジメトキシメチル)−N−ブチル−N−メチルアンモニウムカチオン、ビス(メトキシメチル)ジエチルアンモニウムカチオン、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N,N−ジメチルアンモニウムカチオン、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムカチオン、ビス(エトキシメチル)ジメチルアンモニウムカチオン、N,N−(ジエトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムカチオン、ビス(メトキシメチル)ピロリジニウムカチオン、ビス(エトキシメチル)ピロリジニウムカチオン、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムカチオン、ビス(メトキシメチル)アジリジニウムカチオン、ビス(エトキシメチル)アジリジニウムカチオン、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アジリジニウムカチオン、ビス(メトキシメチル)アゼチジニウムカチオン、ビス(エトキシメチル)アゼチジニウムカチオン、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アゼチジニウムカチオン等が挙げられる。   Specific quaternary ammonium cations include bis (methoxymethyl) dimethylammonium cation, N, N- (dimethoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium cation, N, N- (dimethoxymethyl) -N-propyl. -N-methylammonium cation, N, N- (dimethoxymethyl) -N-butyl-N-methylammonium cation, bis (methoxymethyl) diethylammonium cation, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) -N , N-dimethylammonium cation, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium cation, bis (ethoxymethyl) dimethylammonium cation, N, N- (diethoxymethyl)- N-ethyl-N-methylammonium carbonate ON, bis (methoxymethyl) pyrrolidinium cation, bis (ethoxymethyl) pyrrolidinium cation, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium cation, bis (methoxymethyl) aziridinium cation, Bis (ethoxymethyl) aziridinium cation, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) aziridinium cation, bis (methoxymethyl) azetidinium cation, bis (ethoxymethyl) azetidinium cation, N- (Ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) azetidinium cation and the like.

で示される陰イオンとしては、例えば、BF 、AlCl 、AlCl 、PF 、AsF 、N(CFSO 、N(CF3CF2SO 、C(CFSO 、N(CFSO)(CFCO)、CFSO 、CHSO 、CHCO 、CFCOO、NO 、CCOO、CSO 、CF3BF3、C2F5BF3、I等が挙げられる。好ましい陰イオンは、BF 及びN(CFSO である。X - is the anion represented by, for example, BF 4 -, AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 -, PF 6 -, AsF 6 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (CF 3CF2 SO 2 ) 2 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, N (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) -, CF 3 SO 3 -, CH 3 SO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 COO - , NO 3 -, C 6 H 5 COO -, C 6 H 5 SO 3 -, CF3BF3 -, C2F5BF3 -, I - , and the like. Preferred anions are BF 4 and N (CF 3 SO 2 ) 2 .

好ましい第四級アンモニウム塩としては、例えば、ビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N,N−(ジメトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N,N−(ジメトキシメチル)−N−プロピル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N,N−(ジメトキシメチル)−N−ブチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ビス(メトキシメチル)ジエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N,N−ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ビス(エトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N,N−(ジエトキシメチル)−N−エチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ビス(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレート、ビス(エトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレート、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレート、ビス(メトキシメチル)アジリジニウムテトラフルオロボレート、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アジリジニウムテトラフルオロボレート、ビス(メトキシメチル)アゼチジニウムテトラフルオロボレート、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アゼチジニウムテトラフルオロボレート、ビス(メトキシメチル)ジメチル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、N,N−(ジメトキシメチル)−N−エチル−N−メチル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、N,N−(ジメトキシメチル)−N−プロピル−N−メチル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、N,N−(ジメトキシメチル)−N−ブチル−N−メチル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、ビス(メトキシメチル)ジエチル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、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N,N−ジメチル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、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)−N−エチル−N−メチル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、ビス(エトキシメチル)ジメチル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、N,N−(ジエトキシメチル)−N−エチル−N−メチル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、ビス(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、ビス(エトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、ビス(メトキシメチル)アジリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アジリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、ビス(メトキシメチル)アゼチジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)アゼチジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド等が挙げられる。   Preferred quaternary ammonium salts include, for example, bis (methoxymethyl) dimethylammonium tetrafluoroborate, N, N- (dimethoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate, N, N- (dimethoxymethyl) ) -N-propyl-N-methylammonium tetrafluoroborate, N, N- (dimethoxymethyl) -N-butyl-N-methylammonium tetrafluoroborate, bis (methoxymethyl) diethylammonium tetrafluoroborate, N- (ethoxy Methyl) -N- (methoxymethyl) -N, N-dimethylammonium tetrafluoroborate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate, bis (ethoxymethyl) E) Dimethylammonium tetrafluoroborate, N, N- (diethoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate, bis (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate, bis (ethoxymethyl) pyrrolidinium Tetrafluoroborate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate, bis (methoxymethyl) aziridinium tetrafluoroborate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) azi Lizinium tetrafluoroborate, bis (methoxymethyl) azetidinium tetrafluoroborate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) azetidinium tetrafluoroborate, bis (methoxymethyl) dimethylammo Umbistrifluoromethanesulfonylimide, N, N- (dimethoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, N, N- (dimethoxymethyl) -N-propyl-N-methylammonium bistrifluoromethane Sulfonylimide, N, N- (dimethoxymethyl) -N-butyl-N-methylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, bis (methoxymethyl) diethylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxy Methyl) -N, N-dimethylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium bistrifluoromethanesulfone Nilimide, bis (ethoxymethyl) dimethylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, N, N- (diethoxymethyl) -N-ethyl-N-methylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide, bis (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethane Sulfonylimide, bis (ethoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide, bis (methoxymethyl) aziridinium bistrifluoromethane Sulfonylimide, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) aziridinium bistrifluoromethanesulfonylimide, bis (methoxymethyl) azetidinium bis Trifluoromethane sulfonyl imide, N- etc. (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) azetidinium bis trifluoromethanesulfonyl imide.

本発明の第四級アンモニウム塩は、種々の方法で製造される。その代表的な方法を下記反応式を用いて説明する。   The quaternary ammonium salt of the present invention is produced by various methods. The typical method is demonstrated using the following reaction formula.

[式中、R、R、R、R及びXは前記に同じ。Xは、ハロゲン原子を示す。Mは水素原子又は金属原子を示す。]
一般式(2)で表される第3級アミンと一般式(3)で表される化合物を反応させることにより、一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩が製造され、次に一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩と一般式(5)との塩交換反応により、一般式(1)の4級アンモニウム塩が製造できる。
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and X are the same as above. X 1 represents a halogen atom. M represents a hydrogen atom or a metal atom. ]
By reacting the tertiary amine represented by the general formula (2) and the compound represented by the general formula (3), a quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) is produced. A quaternary ammonium salt of the general formula (1) can be produced by a salt exchange reaction between the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) and the general formula (5).

一般式(5)において、Mは、H又はNa、K、Li等のアルカリ金属原子、Ca、Mg、Ba等のアルカリ土類金属原子、Ag等の金属原子を含む。   In General formula (5), M contains alkali metal atoms, such as H or Na, K, and Li, alkaline-earth metal atoms, such as Ca, Mg, and Ba, and metal atoms, such as Ag.

出発原料として用いられる一般式(2)で表される第3級アミン及び一般式(3)で表される化合物は、いずれも公知物質である。   The tertiary amine represented by the general formula (2) and the compound represented by the general formula (3) used as starting materials are both known substances.

一般式(2)の第3級アミンは、公知の方法に従い合成される。このような方法は、例えば、C.M.McLeod und G.M.Robinson, J.Chem.Soc., 119, 1470(1921), G.M.Robinson und R.Robinson, J.Chem.Soc., 123, 532(1923), Stewert, T.D;Bradly, W.E.J.Am.Chem.Soc., 1932, 54, 4172-4183 等に開示されている。   The tertiary amine of the general formula (2) is synthesized according to a known method. Such methods are described, for example, in CMMcLeod und GMRobinson, J. Chem. Soc., 119, 1470 (1921), GMRobinson und R. Robinson, J. Chem. Soc., 123, 532 (1923), Stewert , TD; Bradly, WEJAm. Chem. Soc., 1932, 54, 4172-4183, and the like.

一般式(2)で表される第3級アミンは、一般的には、第2級アミン、ホルムアルデヒド、アルコール及び炭酸アルカリを原料に用いて合成される。   The tertiary amine represented by the general formula (2) is generally synthesized using a secondary amine, formaldehyde, alcohol and alkali carbonate as raw materials.

これらの原料は、第2級アミン1モルに対し、10〜38重量%ホルムアルデヒド水溶液又はパラホルムアルデヒドを0.5〜3モル、好ましくは0.6〜1.5モル使用し、アルコールを0.5〜7モル、好ましくは2〜5モル使用し、炭酸アルカリを0.2〜3モル、好ましくは0.4〜1モル使用する。   These raw materials use 0.5 to 3 mol, preferably 0.6 to 1.5 mol of 10 to 38 wt% formaldehyde aqueous solution or paraformaldehyde, and 0.5 to 0.5 mol of alcohol with respect to 1 mol of secondary amine. -7 mol, preferably 2-5 mol, and alkali carbonate 0.2-3 mol, preferably 0.4-1 mol.

反応温度は、ホルムアルデヒド水溶液を用いた場合には−5〜25℃、パラホルムアルデヒドを用いた場合には60〜100℃が適当である。反応は、一般に数時間〜24時間程度で終了する。   The reaction temperature is suitably -5 to 25 ° C when an aqueous formaldehyde solution is used, and 60 to 100 ° C when paraformaldehyde is used. The reaction is generally completed in about several hours to 24 hours.

一般式(2)で表される第3級アミンは、慣用の単離手段、例えば、抽出、精留等により、反応混合物から容易に単離される。   The tertiary amine represented by the general formula (2) is easily isolated from the reaction mixture by a conventional isolation means such as extraction, rectification and the like.

一般式(3)で表される化合物には、例えば、クロロメチルメチルエーテル、ブロモメチルメチルエーテル、ヨードメチルメチルエーテル、クロロメチルエチルエーテル、ブロモメチルエチルエーテル、ヨードメチルエチルエーテル等が包含される。   Examples of the compound represented by the general formula (3) include chloromethyl methyl ether, bromomethyl methyl ether, iodomethyl methyl ether, chloromethyl ethyl ether, bromomethyl ethyl ether, iodomethyl ethyl ether, and the like.

一般式(2)で表される第3級アミンと一般式(3)で表される化合物との反応は、無溶媒又は適当な溶媒中で行われる。   The reaction of the tertiary amine represented by the general formula (2) and the compound represented by the general formula (3) is performed without a solvent or in a suitable solvent.

用いられる溶媒としては、一般式(2)で表される第3級アミン及び一般式(3)で表される化合物を溶解し得、反応に悪影響を及ぼさない溶媒である限り、公知のものを広く使用できる。このような溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等の低級アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル;n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。これらの中でも、トルエン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素及びアセトン等のケトンが好ましい。斯かる溶媒は、1種単独で又は2種以上混合して使用できる。これら溶媒は無水溶媒であるのが好ましい。   As the solvent to be used, known solvents can be used as long as they can dissolve the tertiary amine represented by the general formula (2) and the compound represented by the general formula (3) and do not adversely affect the reaction. Can be widely used. Examples of such solvents include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, and carbon tetrachloride; methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, and the like. Examples include lower alcohols; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether; aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane; and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane. Among these, aromatic hydrocarbons such as toluene, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, and ketones such as acetone are preferable. Such a solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. These solvents are preferably anhydrous solvents.

一般式(3)で表される化合物は、第3級アミン(2)1モルに対して、通常0.3〜5モル、好ましくは0.6〜1.2モル使用する。該反応は、通常−10〜25℃において行われ、一般に数時間〜24時間程度で完結する。   The compound represented by the general formula (3) is usually used in an amount of 0.3 to 5 mol, preferably 0.6 to 1.2 mol, per 1 mol of the tertiary amine (2). The reaction is usually performed at −10 to 25 ° C. and is generally completed in about several hours to 24 hours.

上記反応で得られる一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩と一般式(5)の化合物との反応は、通常の塩交換反応により行われる。   The reaction of the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) obtained by the above reaction and the compound of the general formula (5) is performed by a normal salt exchange reaction.

原料として用いられる一般式(5)で表される化合物は公知化合物であり、例えば、CFSOH、CFSOLi、CFSONa、CFSOK、HN(CFSO、LiN(CFSO、NaN(CFSO、KN(CFSO、HN(CFCFSO、LiN(CFCFSO、NaN(CFCFSO、KN(CFCFSO、HC(CFSO、LiC(CFSO、NaC(CFSO、KC(CFSO、HN(CFSO)(CFCO)、LiN(CFSO)(CFCO)、NaN(CFSO)(CFCO)、KN(CFSO)(CFCO)、HBF、LiBF、NaBF、KBF、AgBF、HPF、LiPF、NaPF、KPF、AgPF、CFCOH、CFCOLi、CFCONa、CFCOK、CHSOH、CHSOLi、CHSONa、CHSOK等が挙げられる。The compound represented by the general formula (5) used as a raw material is a known compound, for example, CF 3 SO 3 H, CF 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Na, CF 3 SO 3 K, HN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , KN (CF 3 SO 2 ) 2 , HN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, NaN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, KN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, HC (CF 3 SO 2) 3, LiC (CF 3 SO 2) 3, NaC (CF 3 SO 2 ) 3 , KC (CF 3 SO 2 ) 3 , HN (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO), LiN (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO), NaN (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO) , KN (CF 3 SO ) (CF 3 CO), HBF 4, LiBF 4, NaBF 4, KBF 4, AgBF 4, HPF 6, LiPF 6, NaPF 6, KPF 6, AgPF 6, CF 3 CO 2 H, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Na, CF 3 CO 2 K, CH 3 SO 3 H, CH 3 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Na, CH 3 SO 3 K and the like can be mentioned.

この塩交換反応は適当な溶媒中で行われる。使用される溶媒としては、一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩及び一般式(5)で表される化合物を溶解し得、反応に悪影響を及ぼさない溶媒である限り、公知のものを広く使用できる。このような溶媒としては、例えば、水;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等の低級アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。これらの中でも、メタノール等の低級アルコール類;クロロホルム等のハロゲン化炭化水素及び水が好ましい。これらの溶媒は、1種単独で又は2種以上混合して使用できる。   This salt exchange reaction is carried out in a suitable solvent. As a solvent to be used, as long as it is a solvent that can dissolve the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) and the compound represented by the general formula (5) and does not adversely influence the reaction, Things can be used widely. Examples of such solvents include water; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, and carbon tetrachloride; lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and tert-butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Examples include esters such as ethyl acetate and butyl acetate; and aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide and dimethylformamide. Among these, lower alcohols such as methanol; halogenated hydrocarbons such as chloroform and water are preferable. These solvents can be used singly or in combination of two or more.

塩交換は、イオン交換樹脂を用いて行うこともできる。イオン交換樹脂としては、通常、アニオン交換樹脂が用いられる。   The salt exchange can also be performed using an ion exchange resin. As the ion exchange resin, an anion exchange resin is usually used.

塩交換は、該樹脂中のアニオンを予め目的とするアニオンへ交換しておき、一般式(4)を溶解した溶液を該樹脂中に通すことで達成できる。ここで使用される溶媒は、一般式(4)を溶解でき、且つ塩交換反応に悪影響を及ぼさない限り、公知のものを広く使用できる。このような溶媒は、通常、水、アルコール類等が一般的である。   The salt exchange can be achieved by exchanging the anion in the resin with the target anion in advance and passing a solution in which the general formula (4) is dissolved through the resin. The solvent used here can be widely used as long as it can dissolve the general formula (4) and does not adversely affect the salt exchange reaction. Such solvents are generally water, alcohols and the like.

一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩と一般式(5)で表される化合物との使用割合としては、通常前者1モルに対して後者を通常0.5〜5モル、好ましくは0.9〜1.2モルとするのがよい。該反応は、通常速やかに進行するので、例えば、両者を溶媒に溶解した溶液の温度を室温付近に維持しておけばよい。一般に10分〜2時間程度で塩交換反応は完結する。   As a use ratio of the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) and the compound represented by the general formula (5), the latter is usually 0.5 to 5 mol, preferably 1 to 1 mol of the former. Is preferably 0.9 to 1.2 mol. Since the reaction usually proceeds rapidly, for example, the temperature of a solution in which both are dissolved in a solvent may be maintained near room temperature. In general, the salt exchange reaction is completed in about 10 minutes to 2 hours.

上記各反応で得られる目的化合物は、通常の分離手段、例えば、濃縮、洗浄、有機溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶等の慣用の単離及び精製手段により、反応混合物から容易に単離、精製される。   The target compound obtained in each of the above reactions can be easily isolated and purified from the reaction mixture by conventional separation means, for example, conventional isolation and purification means such as concentration, washing, organic solvent extraction, chromatography, and recrystallization. Is done.

一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩からXがBFを示す一般式(1)で表される第四級アンモニウム塩を製造する場合の反応条件を具体的に示すと、一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩を上記低級アルコールに溶解し、この溶液に所定量の硼フッ化水素酸、硼フッ化銀等のフッ化硼素塩を添加し、室温付近で30分程度反応させる。反応により生成するハロゲン化水素を留去し、またハロゲン化銀等のハロゲン塩を濾別し、濾液を減圧濃縮し、乾燥することにより、目的化合物を単離することができる。尚、ハロゲン化水素の留去には、公知の方法、例えば、Nバブリングによる留去、減圧による留去等を適用できる。The reaction conditions in the case of producing the quaternary ammonium salt represented by the general formula (1) in which X represents BF 4 from the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) are shown as follows. A quaternary ammonium salt represented by the formula (4) is dissolved in the lower alcohol, and a predetermined amount of boron fluoride such as borohydrofluoric acid or silver borofluoride is added to the solution. React for about 30 minutes. The target compound can be isolated by distilling off the hydrogen halide produced by the reaction, filtering off a halogen salt such as silver halide, concentrating the filtrate under reduced pressure, and drying. For distilling off the hydrogen halide, a known method such as distilling by N 2 bubbling or distilling by reduced pressure can be applied.

一般式(4)で表される第四級アンモニウム塩からXがN(SOCFを示す一般式(1)で表される第四級アンモニウム塩を製造する場合の反応条件を具体的に示すと、一般式(4)で表される第四級アンモニウムを水に溶解し、この溶液に所定量のビストリフルオロメタンスルホンイミドのアルカリ金属塩(ビストリフルオロメタンスルホンイミドのリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)を添加し、0〜25℃で30分反応する。生成する目的物を適当な溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル等)で抽出し、抽出液を水で洗浄した後、減圧濃縮し、乾燥することにより、目的化合物を単離することができる。Specific reaction conditions for producing a quaternary ammonium salt represented by the general formula (1) in which X represents N (SO 2 CF 3 ) 2 from the quaternary ammonium salt represented by the general formula (4) Specifically, a quaternary ammonium represented by the general formula (4) is dissolved in water, and a predetermined amount of an alkali metal salt of bistrifluoromethanesulfonimide (a lithium salt of bistrifluoromethanesulfonimide, sodium) Salt, potassium salt, etc.) is added and reacted at 0-25 ° C. for 30 minutes. The target compound is extracted with an appropriate solvent (eg, dichloromethane, chloroform, ethyl acetate, etc.), and the extract is washed with water, concentrated under reduced pressure, and dried to isolate the target compound. .

電解質及び電解液
本発明の第四級アンモニウム塩は、常温で液状を示す常温溶融塩であり、非水系有機溶媒への溶解性に優れ、高い電気伝導度を有している。そのため、本発明の第四級アンモニウム塩は電解質として好適に使用され得る。
Electrolyte and Electrolyte Solution The quaternary ammonium salt of the present invention is a room temperature molten salt that is liquid at room temperature, has excellent solubility in non-aqueous organic solvents, and has high electrical conductivity. Therefore, the quaternary ammonium salt of the present invention can be suitably used as an electrolyte.

本発明においては、本発明第四級アンモニウム塩からなる電解質そのものを電解液として用いることができる。また、本発明第四級アンモニウム塩からなる電解質を、適当な溶媒と混合して使用することができる。   In the present invention, the electrolyte itself made of the quaternary ammonium salt of the present invention can be used as the electrolytic solution. Moreover, the electrolyte which consists of this invention quaternary ammonium salt can be mixed and used for a suitable solvent.

ここで溶媒としては、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、リン酸エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、ラクトン化合物、鎖状エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン化合物等を挙げることができる。これらの溶媒は、1種又は2種以上混合して使用される。   Examples of the solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, phosphate esters, cyclic ethers, chain ethers, lactone compounds, chain esters, nitrile compounds, amide compounds, and sulfone compounds. These solvents are used alone or in combination.

環状炭酸エステルとしては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like.

鎖状炭酸エステルとしては、具体的には、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate.

リン酸エステルとしては、具体的には、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル等が挙げられる。   Specific examples of the phosphate ester include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, and diethylmethyl phosphate.

環状エーテルとしては、具体的には、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。   Specific examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran.

鎖状エーテルとしては、具体的には、ジメトキシエタン等が挙げられる。   Specific examples of the chain ether include dimethoxyethane.

ラクトン化合物としては、具体的には、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。   Specific examples of the lactone compound include γ-butyrolactone.

鎖状エステルとしては、具体的には、メチルプロピオネート、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルホルメート等が挙げられる。   Specific examples of the chain ester include methyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, and methyl formate.

ニトリル化合物としては、具体的には、アセトニトリル等が挙げられる。   Specific examples of the nitrile compound include acetonitrile.

アミド化合物としては、具体的には、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。   Specific examples of the amide compound include dimethylformamide.

スルホン化合物としては、具体的には、スルホラン、メチルスルホラン等が挙げられる。   Specific examples of the sulfone compound include sulfolane and methyl sulfolane.

本発明第四級アンモニウム塩からなる電解質を上記溶媒と混合して使用する場合、電解質濃度は、好ましくは0.1M以上、より好ましくは0.5M以上、更に好ましくは1M以上とするのがよい。   When the electrolyte comprising the quaternary ammonium salt of the present invention is used by mixing with the above solvent, the electrolyte concentration is preferably 0.1M or more, more preferably 0.5M or more, and further preferably 1M or more. .

更に、本発明の電解質は、公知の電解質と混合して使用することもできる。   Furthermore, the electrolyte of the present invention can be used by mixing with a known electrolyte.

本発明の電解質と混合して使用される公知の電解質としては、例えば、アルカリ金属塩、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩等が挙げられる。   Examples of known electrolytes used by mixing with the electrolyte of the present invention include alkali metal salts, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, and the like.

アルカリ金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。リチウム塩としては、より具体的には、6フッ化リン酸リチウム、硼フッ化リチウム、過塩素酸リチウム、トリフロロメタンスルホン酸リチウム、スルホニルイミドリチウム、スルホニルメチドリチウム等が挙げられる。ナトリウム塩としては、より具体的には、6フッ化リン酸ナトリウム、硼フッ化ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、スルホニルイミドナトリウム、スルホニルメチドナトリウム等が挙げられる。カリウム塩としては、より具体的には、6フッ化リン酸カリウム、硼フッ化カリウム、過塩素酸カリウム、トリフルオロスルホン酸カリウム、スルホニルイミドカリウム、スルホニルメチドカリウム等が挙げられる。   Examples of the alkali metal salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt and the like. More specifically, examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate, lithium borofluoride, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium sulfonylimide, lithium sulfonylmethide, and the like. More specifically, examples of the sodium salt include sodium hexafluorophosphate, sodium borofluoride, sodium perchlorate, sodium trifluoromethanesulfonate, sodium sulfonylimide, sodium sulfonylmethide, and the like. Specific examples of the potassium salt include potassium hexafluorophosphate, potassium borofluoride, potassium perchlorate, potassium trifluorosulfonate, potassium sulfonylimide, potassium sulfonylmethide, and the like.

第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラアルキルアンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピラゾリウム塩、ピリジニウム塩、トリアゾリウム塩、ピリダジニウム塩等が挙げられる。テトラアルキルアンモニウム塩としては、より具体的には、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリメチルエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジメチルジエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリメチルプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、トリメチルブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ジメチルエチルプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート、メチルエチルプロピルブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、N,N−ジメチルピロリジニウムテトラフルオロボレート、N−エチル−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレート、N−メチル−N−プロピルピロリジニウムテトラフルオロボレート、N−エチル−N−プロピルピロリジニウムテトラフルオロボレート、N,N−ジメチルピペリジニウムテトラフルオロボレート、N−メチル−N−エチルピペリジニウムテトラフルオロボレート、N−メチル−N−プロピルピペリジニウムテトラフルオロボレート、N−エチル−N−プロピルピペリジニウムテトラフルオロボレート、N,N−ジメチルモルホリニウムテトラフルオロボレート、N−メチル−N−エチルモルホリニウムテトラフルオロボレート、N−メチル−N−プロピルモルホリニウムテトラフルオロボレート、N−エチル−N−プロピルモルホリニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。イミダゾリウム塩としては、より具体的には、1,3−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1,3−ジエチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。ピラゾリウム塩としては、より具体的には、1,2−ジメチルピラゾリウムテトラフルオロボレート、1−メチル−2−エチルピラゾリウムテトラフルオロボレート、1−プロピル−2−メチルピラゾリウムテトラフルオロボレート、1−メチル−2−ブチルピラゾリウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。ピリジニウム塩としては、より具体的には、N−メチルピリジニウムテトラフルオロボレート、N−エチルピリジニウムテトラフルオロボレート、N−プロピルピリジニウムテトラフルオロボレート、N−ブチルピリジニウムテトラフルオロボレート等が挙げらる。トリアゾリウム塩としては、より具体的には、1−メチルトリアゾリウムテトラフルオロボレート、1−エチルトリアゾリウムテトラフルオロボレート、1−プロピルトリアゾリウムテトラフルオロボレート、1−ブチルトリアゾリウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。ピリダジニウム塩としては、より具体的には、1−メチルピリダジニウムテトラフルオロボレート、1−エチルピリダジニウムテトラフルオロボレート、1−プロピルピリダジニウムテトラフルオロボレート、1−ブチルピリダジニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。   Examples of the quaternary ammonium salt include a tetraalkylammonium salt, an imidazolium salt, a pyrazolium salt, a pyridinium salt, a triazolium salt, and a pyridazinium salt. More specifically, as tetraalkylammonium salts, tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetramethylammonium tetrafluoroborate, tetrapropylammonium tetrafluoroborate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, triethylmethylammonium tetrafluoroborate, trimethylethylammonium Tetrafluoroborate, dimethyldiethylammonium tetrafluoroborate, trimethylpropylammonium tetrafluoroborate, trimethylbutylammonium tetrafluoroborate, dimethylethylpropylammonium tetrafluoroborate, methylethylpropylbutylammonium tetrafluoroborate, N, N-dimethylpyrrolidinium Tetra Fluoroborate, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate, N-methyl-N-propylpyrrolidinium tetrafluoroborate, N-ethyl-N-propylpyrrolidinium tetrafluoroborate, N, N-dimethylpi Peridinium tetrafluoroborate, N-methyl-N-ethylpiperidinium tetrafluoroborate, N-methyl-N-propylpiperidinium tetrafluoroborate, N-ethyl-N-propylpiperidinium tetrafluoroborate, N, N-dimethylmorpholinium tetrafluoroborate, N-methyl-N-ethylmorpholinium tetrafluoroborate, N-methyl-N-propylmorpholinium tetrafluoroborate, N-ethyl-N-propylmorpholinium tetrafluoroborate Borate, and the like. More specifically, as the imidazolium salt, 1,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1,3-diethylimidazolium tetrafluoroborate, 1,2 -Dimethyl-3-ethylimidazolium tetrafluoroborate, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium tetrafluoroborate and the like. More specific examples of the pyrazolium salt include 1,2-dimethylpyrazolium tetrafluoroborate, 1-methyl-2-ethylpyrazolium tetrafluoroborate, and 1-propyl-2-methylpyrazolium tetrafluoroborate. 1-methyl-2-butylpyrazolium tetrafluoroborate and the like. More specifically, examples of the pyridinium salt include N-methylpyridinium tetrafluoroborate, N-ethylpyridinium tetrafluoroborate, N-propylpyridinium tetrafluoroborate, N-butylpyridinium tetrafluoroborate and the like. More specifically, as the triazolium salt, 1-methyltriazolium tetrafluoroborate, 1-ethyltriazolium tetrafluoroborate, 1-propyltriazolium tetrafluoroborate, 1-butyltriazolium tetrafluoroborate Etc. More specific examples of the pyridazinium salt include 1-methylpyridazinium tetrafluoroborate, 1-ethylpyridazinium tetrafluoroborate, 1-propylpyridazinium tetrafluoroborate, and 1-butylpyridazidi. Examples thereof include nium tetrafluoroborate.

第四級ホスホニウム塩としては、例えば、テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボレート、テトラメチルホスホニウムテトラフルオロボレート、テトラプロピルホスホニウムテトラフルオロボレート、テトラブチルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリエチルメチルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリメチルエチルホスホニウムテトラフルオロボレート、ジメチルジエチルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリメチルプロピルホスホニウムテトラフルオロボレート、トリメチルブチルホスホニウムテトラフルオロボレート、ジメチルエチルプロピルホスホニウムテトラフルオロボレート、メチルエチルプロピルブチルホスホニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。   As the quaternary phosphonium salt, for example, tetraethylphosphonium tetrafluoroborate, tetramethylphosphonium tetrafluoroborate, tetrapropylphosphonium tetrafluoroborate, tetrabutylphosphonium tetrafluoroborate, triethylmethylphosphonium tetrafluoroborate, trimethylethylphosphonium tetrafluoroborate Dimethyldiethylphosphonium tetrafluoroborate, trimethylpropylphosphonium tetrafluoroborate, trimethylbutylphosphonium tetrafluoroborate, dimethylethylpropylphosphonium tetrafluoroborate, methylethylpropylbutylphosphonium tetrafluoroborate and the like.

本発明において、これら公知の電解質は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。   In this invention, these well-known electrolytes are used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

電気化学デバイス
電気化学デバイスとしては、例えば、電気二重層キャパシタ、二次電池等が挙げられる。本発明の電解質又は電解液は、公知の電気二重層キャパシタ及び二次電池に使用されている電解質又は電解液と同じように使用できる。
Electrochemical devices Examples of the electrochemical device include an electric double layer capacitor and a secondary battery. The electrolyte or electrolytic solution of the present invention can be used in the same manner as the electrolyte or electrolytic solution used in known electric double layer capacitors and secondary batteries.

本発明の第四級アンモニウム塩や該塩を有機溶媒に溶解した溶液は、電気化学デバイス用電解液として使用することができる。   The quaternary ammonium salt of the present invention or a solution obtained by dissolving the salt in an organic solvent can be used as an electrolytic solution for electrochemical devices.

第四級アンモニウム塩を有機溶媒に溶解した溶液を電気化学デバイス用電解液として使用する場合、電解質濃度は、好ましくは0.1M以上、より好ましくは0.5M以上、特に好ましくは1M以上である。電解質濃度が0.1Mに満たない場合には電気伝導性が低くなり、電気化学デバイスの性能を低下させてしまう。電解質濃度の上限は、常温で液体の第四級アンモニウム塩については、有機溶媒と分離する濃度であり、有機溶媒と分離しない場合は100%である。また、常温で固体の第四級アンモニウム塩については、該塩が有機溶媒に飽和する濃度が上限である。   When a solution in which a quaternary ammonium salt is dissolved in an organic solvent is used as an electrolytic solution for an electrochemical device, the electrolyte concentration is preferably 0.1 M or more, more preferably 0.5 M or more, and particularly preferably 1 M or more. . When the electrolyte concentration is less than 0.1M, the electrical conductivity is lowered, and the performance of the electrochemical device is deteriorated. The upper limit of the electrolyte concentration is a concentration that separates from an organic solvent for a quaternary ammonium salt that is liquid at room temperature, and is 100% when not separated from an organic solvent. For quaternary ammonium salts that are solid at room temperature, the upper limit is the concentration at which the salt is saturated in an organic solvent.

本発明の第四級アンモニウム塩を用いて電気化学デバイス用電解液を調製することができる。本発明で得られる電解液は電気エネルギーを物理的な作用又は化学的な作用により蓄積できる電気化学デバイスに使用でき、例えば、電気二重層キャパシタ及びリチウム電池に好適に使用できる。   An electrolytic solution for an electrochemical device can be prepared using the quaternary ammonium salt of the present invention. The electrolytic solution obtained in the present invention can be used for an electrochemical device capable of storing electric energy by physical action or chemical action, and can be suitably used for, for example, an electric double layer capacitor and a lithium battery.

本発明の第四級アンモニウム塩を用いた電気二重層キャパシタ用電解液の調製方法を以下に説明する。本発明の第四級アンモニウム塩が液体の場合にはそれ自身を電解液として使用でき、また該塩を適当な有機溶媒と混合して使用することができる。電気二重層キャパシタ用電解液を調製するに当たっては、水分が電気二重層キャパシタの性能に悪影響を与えるため、大気が混入しない環境、例えば、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気のグローブボックス内において調製作業することが好ましい。作業環境の水分は露点計で管理することができる。露点が−60℃以下になるように、作業環境を設定するのが好ましい。露点が−60℃以上では、作業時間が長くなると、電解液が雰囲気中の水分を吸収するため電解液中の水分が上昇するので好ましくない。電解液中の水分はカールフィッシャー計で測定することができる。   A method for preparing an electrolytic solution for an electric double layer capacitor using the quaternary ammonium salt of the present invention will be described below. When the quaternary ammonium salt of the present invention is a liquid, it can be used as an electrolyte, and the salt can be used by mixing with an appropriate organic solvent. In preparing the electrolytic solution for the electric double layer capacitor, moisture adversely affects the performance of the electric double layer capacitor. Therefore, in an environment where air is not mixed, for example, in an inert atmosphere glove box such as argon gas and nitrogen gas. It is preferable to prepare. The moisture in the work environment can be managed with a dew point meter. It is preferable to set the working environment so that the dew point is −60 ° C. or lower. When the dew point is −60 ° C. or higher, if the working time is long, the electrolytic solution absorbs moisture in the atmosphere, and thus the moisture in the electrolytic solution increases. Water in the electrolyte can be measured with a Karl Fischer meter.

本発明の第四級アンモニウム塩を有機溶媒に溶解した溶液を電気化学デバイス用電解液として使用する場合、上述した通り電解質濃度は、電解液の電気伝導性の観点から、好ましくは0.1M以上、より好ましくは0.5M以上、特に好ましくは1M以上である。電解質濃度の上限は、電解質の析出及び分離を生じない限り限定されない。   When using the solution which melt | dissolved the quaternary ammonium salt of this invention in the organic solvent as an electrolyte solution for electrochemical devices, as above-mentioned, from the viewpoint of the electrical conductivity of electrolyte solution, Preferably electrolyte concentration is 0.1 M or more. More preferably, it is 0.5M or more, and particularly preferably 1M or more. The upper limit of the electrolyte concentration is not limited as long as the electrolyte does not precipitate and separate.

ここで有機溶媒としては、上述した種々の溶媒を使用することができるが、溶媒の種類によって誘電率、粘性、融点等の物性が異なるため、使用する有機溶媒の種類と本発明第四級アンモニウム塩の種類に応じて、これらの混合割合を決定するのが好ましい。例えば、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートとプロピレンカーボネートからなる電解液の場合、電解液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの割合は、好ましくは10〜80重量%、より好ましくは15〜70重量%、更に好ましくは20〜60重量%である。N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートとジメチルカーボネートからなる電解液の場合、電解液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの割合は、好ましくは20〜90重量%、より好ましくは30〜80重量%である。N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートとエチルメチルカーボネートからなる電解液の場合、電解液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの割合は、好ましくは30〜90重量%、より好ましくは40〜80重量%である。また2種以上の有機溶媒を混合して使用することもでき、ジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合溶媒(混合比が1:1)を使用する場合、電解液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの割合は、好ましくは30〜80重量%である。   Here, as the organic solvent, the above-mentioned various solvents can be used, but the physical properties such as dielectric constant, viscosity, melting point and the like differ depending on the type of the solvent. It is preferable to determine the mixing ratio of these depending on the type of salt. For example, in the case of an electrolytic solution composed of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate and propylene carbonate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidi in the electrolytic solution The proportion of nitrotetrafluoroborate is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 15 to 70% by weight, and still more preferably 20 to 60% by weight. In the case of an electrolytic solution composed of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate and dimethyl carbonate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetra in the electrolytic solution The proportion of fluoroborate is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 80% by weight. In the case of an electrolytic solution composed of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate and ethyl methyl carbonate, N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium in the electrolytic solution The proportion of tetrafluoroborate is preferably 30 to 90% by weight, more preferably 40 to 80% by weight. It is also possible to use a mixture of two or more organic solvents. When using a mixed solvent of dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate (mixing ratio is 1: 1), N- (ethoxymethyl) in the electrolytic solution The proportion of -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate is preferably 30 to 80% by weight.

本発明の第四級アンモニウム塩はリチウム電池用電解液に使用することもできる。電気二重層キャパシタ用電解液の調製時と同様に、水分がリチウム電池特性に悪影響を与えるため、調製作業をおこなう作業環境としては、露点が管理されたグローブボックス内が好ましい。   The quaternary ammonium salt of this invention can also be used for the electrolyte solution for lithium batteries. As in the preparation of the electrolytic solution for the electric double layer capacitor, moisture adversely affects the lithium battery characteristics. Therefore, the working environment in which the preparation work is performed is preferably in a glove box in which the dew point is controlled.

本発明の第四級アンモニウム塩は、それ自身が液体の場合は第四級アンモニウム塩にリチウム塩を溶解させることにより電解液が得られる。また、本発明の第四級アンモニウム塩を適当な有機溶媒と混合し、この混合物にリチウム塩を溶解させることにより電解液が得られる。   When the quaternary ammonium salt of the present invention is itself a liquid, an electrolytic solution can be obtained by dissolving a lithium salt in the quaternary ammonium salt. Moreover, an electrolytic solution can be obtained by mixing the quaternary ammonium salt of the present invention with an appropriate organic solvent and dissolving the lithium salt in this mixture.

リチウム塩は、上述の通り種々の塩を使用できる。リチウム塩の析出が生じない限り、その種類は特に限定されない。   Various salts can be used as the lithium salt as described above. The type is not particularly limited as long as the lithium salt does not precipitate.

リチウム塩濃度は、通常0.1M以上、2.0M以下、好ましくは0.15M以上、1.5M以下、好ましくは0.2M以上、1.2M以下、特に好ましくは0.3M以上、1.0M以下である。リチウム塩濃度が0.1Mに満たない場合には、充放電レートが大きい場合に電極近傍においてリチウムイオンの枯渇が生じ、充放電特性が低下する傾向が生ずる。またリチウムイオン濃度が2.0Mを超えると電解液の粘度が高くなり、電気伝導性が低くなる傾向が生ずる。   The lithium salt concentration is usually from 0.1M to 2.0M, preferably from 0.15M to 1.5M, preferably from 0.2M to 1.2M, particularly preferably from 0.3M to 1. 0M or less. When the lithium salt concentration is less than 0.1M, when the charge / discharge rate is high, lithium ions are depleted in the vicinity of the electrode, and the charge / discharge characteristics tend to deteriorate. On the other hand, when the lithium ion concentration exceeds 2.0M, the viscosity of the electrolytic solution increases and the electric conductivity tends to decrease.

本発明においては、本発明第四級アンモニウム塩及びリチウム塩を形成するアニオンのうちいずれか一方にはBF4 が含まれていることが好ましい。その理由は定かではないが、テトラフルオロボレートを含む場合には正極集電体として使用されるアルミニウムの表面に不働態皮膜が形成され、アルミニウムの溶出を抑制できるためではないかと考えられている。BF4 の含有量イオン数は、電解液中の全アニオン数の0.5%以上になるように調製するのが好ましく、0.8%以上になるように調製するのがより好ましい。上限濃度は、BF4 の含有イオン数が電解液中の全アニオン数の100%である。In the present invention, it is preferable that BF 4 is contained in any one of the anions forming the quaternary ammonium salt and the lithium salt of the present invention. Although the reason is not certain, it is thought that when tetrafluoroborate is included, a passive film is formed on the surface of aluminum used as the positive electrode current collector, and elution of aluminum can be suppressed. BF 4 - content number of ions is preferably adjusted to be 0.5% or more of the total number of anions in the electrolytic solution, and more preferably prepared such that 0.8% or more. The upper limit concentration is such that the number of ions contained in BF 4 is 100% of the total number of anions in the electrolytic solution.

また電解液は、有機溶媒に希釈して使用することもできる。使用できる有機溶媒としては、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、ニトリル化合物、スルホン化合物等が挙げられる。   The electrolytic solution can also be used after diluted in an organic solvent. Examples of the organic solvent that can be used include cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic ethers, chain ethers, nitrile compounds, and sulfone compounds.

環状炭酸エステルの具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルの具体例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等が挙げられる。環状エーテルの具体例としては、テトラヒドロフラン、ヘキサヒドロピラン等が挙げられる。鎖状エーテルの具体例としては、1,2−ジメトキシエタン等が挙げられる。ニトリル化合物の具体例としては、アセトニトリル等が挙げられる。スルホン化合物の具体例としては、スルホラン等が挙げられる。   Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate and propylene carbonate. Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. Specific examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, hexahydropyran and the like. Specific examples of the chain ether include 1,2-dimethoxyethane. Specific examples of the nitrile compound include acetonitrile. Specific examples of the sulfone compound include sulfolane.

これらの有機溶媒は混合して用いることができる。組み合わせ例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートとテトラヒドロフラン等が挙げられる。   These organic solvents can be used in combination. Examples of combinations include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate, ethylene carbonate and tetrahydrofuran.

本発明で使用される電解液は、特定の有機添加剤を含有するのが好ましい。   The electrolyte used in the present invention preferably contains a specific organic additive.

特定の有機添加剤としては、例えば、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、エチレントリチオカーボネート、ビニレントリチオカーボネート、エチレンサルファイド等が挙げられる。これらの中で、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネートが好ましい。これらの有機添加剤は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。   Specific examples of the organic additive include ethylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, ethylene trithiocarbonate, vinylene trithiocarbonate, and ethylene sulfide. Among these, ethylene carbonate and vinylene carbonate are preferable. These organic additives are used singly or in combination of two or more.

上記特定の有機添加剤を含むことにより、リチウム電池負極表面にSEI(Solid Electrolyte Interface)として知られるリチウムイオン選択的透過膜が形成され、常温溶融塩を形成するアンモニウムカチオンの分解及び負極材料への挿入を抑制でき、その結果、リチウム電池安定した充放電特性を与えることができる。   By including the specific organic additive, a lithium ion selective permeable membrane known as SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed on the surface of the negative electrode of the lithium battery, decomposition of ammonium cations forming a room temperature molten salt, and conversion to a negative electrode material. Insertion can be suppressed, and as a result, stable charge / discharge characteristics of the lithium battery can be provided.

上記有機添加剤の中には、希釈剤としての機能も併せ持つ物質が含まれている。   The organic additive contains a substance that also functions as a diluent.

これら有機添加剤の含有量は、全電解液重量に対する有機添加剤の割合が、好ましくは1重量%以上、40重量%以下、より好ましくは1重量%以上、30重量%以下、更に好ましくは1重量%以上、20重量%以下、最も好ましくは1重量%以上、10重量%以下である。有機添加剤の含有量が1重量%以下の場合には、負極表面に十分な皮膜が形成されず、常温溶融塩を形成するアンモニウムカチオンの分解及び負極材料への挿入を抑制できなくなる傾向が生ずる。   The content of these organic additives is such that the ratio of the organic additive to the total electrolyte weight is preferably 1% by weight or more and 40% by weight or less, more preferably 1% by weight or more and 30% by weight or less, and further preferably 1%. % By weight or more and 20% by weight or less, most preferably 1% by weight or more and 10% by weight or less. When the content of the organic additive is 1% by weight or less, a sufficient film is not formed on the negative electrode surface, and there is a tendency that decomposition of ammonium cations forming a room temperature molten salt and insertion into the negative electrode material cannot be suppressed. .

上記で得られる本発明の電解液を用いて電気二重層キャパシタを好適に作製できる。この電気二重層キャパシタの一例としては、例えば、図1に示すようなものを挙げることができる。電気二重層キャパシタの形状は、図1のようなコイン型に限定されるものではなく、缶体中に電極を積層して収納されてなる積層型、捲回して収納されてなる捲回型、又はアルミラミネート中にパッキングされてなるラミネート型と称されるものであってもよい。以下、一例としてコイン型電気二重層キャパシタの構造について説明する。   An electric double layer capacitor can be suitably produced using the electrolytic solution of the present invention obtained above. As an example of the electric double layer capacitor, for example, the one shown in FIG. The shape of the electric double layer capacitor is not limited to the coin type as shown in FIG. 1, but is a laminated type in which electrodes are stacked and accommodated in a can body, a wound type in which winding is accommodated, Or what is called the lamination type | mold formed by packing in an aluminum laminate may be used. Hereinafter, the structure of a coin-type electric double layer capacitor will be described as an example.

図1は、コイン型電気二重層キャパシタの断面を示す図面である。電極1、2がセパレータ3を介して対向配置され、容器体4、5に収納されている。電極は、活性炭等の炭素材料からなる分極性電極部分と集電体部分とからなる。容器体4、5は、電解液によって腐食されなければよく、例えばステンレス鋼、アルミニウム等からなる。容器体4、5は、絶縁性のガスケット6により電気的に絶縁されており、同時に金属製缶体内部を密封し、缶体外部からの水分や空気が浸入しないようになっている。電極1の集電体及び容器体4、並びに電極2の集電体及び金属製のスペーサー7は、それぞれ金属製のスプリング8の存在により適度な圧力で接触しており、電気的接触を保っている。電気伝導性を高めるために、集電体をカーボンペースト等の導電性ペーストを用いて接着してもよい。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a coin-type electric double layer capacitor. Electrodes 1 and 2 are disposed to face each other with separator 3 interposed between container bodies 4 and 5. The electrode includes a polarizable electrode portion made of a carbon material such as activated carbon and a current collector portion. The container bodies 4 and 5 do not have to be corroded by the electrolytic solution, and are made of, for example, stainless steel or aluminum. The container bodies 4 and 5 are electrically insulated by an insulating gasket 6, and at the same time, the inside of the metal can body is sealed so that moisture and air from the outside of the can body do not enter. The current collector and the container body 4 of the electrode 1, and the current collector of the electrode 2 and the metal spacer 7 are in contact with each other at an appropriate pressure due to the presence of the metal spring 8, and are kept in electrical contact. Yes. In order to increase electrical conductivity, the current collector may be bonded using a conductive paste such as carbon paste.

分極性電極材料は、比表面積が大きく、電気伝導性が高い材料であることが好ましく、また使用する印加電圧の範囲内で電解液に対して電気化学的に安定であることが必要である。このような材料としては、例えば、炭素材料、金属酸化物材料、導電性高分子材料等が挙げられる。コストを考慮すると、分極性電極材料は、炭素材料であるのが好ましい。   The polarizable electrode material is preferably a material having a large specific surface area and high electrical conductivity, and needs to be electrochemically stable with respect to the electrolyte within the range of applied voltage to be used. Examples of such a material include a carbon material, a metal oxide material, and a conductive polymer material. In view of cost, the polarizable electrode material is preferably a carbon material.

炭素材料としては、活性炭材料が好ましく、具体的には、おがくず活性炭、やしがら活性炭、ピッチ・コークス系活性炭、フェノール樹脂系活性炭、ポリアクリロニトリル系活性炭、セルロース系活性炭等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   As the carbon material, an activated carbon material is preferable, and specifically, sawdust activated carbon, ashigara activated carbon, pitch coke activated carbon, phenol resin activated carbon, polyacrylonitrile activated carbon, cellulose activated carbon, and the like. It is not limited.

金属酸化物系材料としては、例えば、酸化ルテニウム、酸化マンガン、酸化コバルト等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the metal oxide material include, but are not limited to, ruthenium oxide, manganese oxide, and cobalt oxide.

導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール膜、ポリチオフェン膜、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)膜等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the conductive polymer material include, but are not limited to, polyaniline, polypyrrole film, polythiophene film, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) film, and the like.

電極は、上記分極性電極材料を結着剤と共に加圧成型するか、又は上記分極性電極材料を結着剤と共にピロリドン等の有機溶剤に混合し、ペースト状にしたものをアルミニウム箔等の集電体に塗工後、乾燥することにより得ることができる。   The electrode is formed by pressing the polarizable electrode material together with a binder, or mixing the polarizable electrode material with an organic solvent such as pyrrolidone together with a binder to form a paste, such as an aluminum foil. It can be obtained by coating the electric body and then drying it.

セパレータとしては、電子絶縁性が高く、電解液の濡れ性に優れイオン透過性が高いものが好ましく、また、印加電圧範囲内において電気化学的に安定である必要がある。セパレータの材質は、特に限定はないが、レーヨン、マニラ麻等からなる抄紙;ポリオレフィン系多孔質フィルム;ポリエチレン不織布;ポリプロピレン不織布等が好適に用いられる。   The separator preferably has high electronic insulation, excellent wettability of the electrolyte, and high ion permeability, and needs to be electrochemically stable within the applied voltage range. The material of the separator is not particularly limited, but papermaking made of rayon, Manila hemp or the like; polyolefin-based porous film; polyethylene nonwoven fabric; polypropylene nonwoven fabric or the like is preferably used.

上記で得られる本発明の電解液を用いてリチウム二次電池を好適に作成できる。本発明のリチウム二次電池の形状は、コイン型、円筒型、角型、ラミネート等が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。本発明のリチウム二次電池の一例としては、例えば、図2に示すコイン型セルを挙げることができる。   A lithium secondary battery can be suitably prepared using the electrolytic solution of the present invention obtained above. Examples of the shape of the lithium secondary battery of the present invention include a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, and a laminate. However, the shape is not limited to these shapes. As an example of the lithium secondary battery of the present invention, for example, a coin-type cell shown in FIG. 2 can be cited.

以下、図2に基づいてリチウム二次電池を説明する。   Hereinafter, the lithium secondary battery will be described with reference to FIG.

正極缶14と負極缶15とで形成される内部空間に、正極缶14側から正極11、セパレータ13、負極12、スペーサー17の順に積層された積層体が収納されている。負極缶15とスペーサー17との間にスプリング18を介在させることによって、正極11と負極12を適度に圧着固定している。電解液は、正極11、セパレータ13及び負極12の間に含浸されている。正極缶14及び負極缶15の間にガスケット16を介在させた状態で、正極缶14及び負極缶15をかしめる(crimp)ことによって両者を結合し、上記積層体を密閉状態にしている。   In an internal space formed by the positive electrode can 14 and the negative electrode can 15, a stacked body in which the positive electrode 11, the separator 13, the negative electrode 12, and the spacer 17 are stacked in this order from the positive electrode can 14 side is accommodated. By interposing the spring 18 between the negative electrode can 15 and the spacer 17, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are appropriately pressed and fixed. The electrolytic solution is impregnated between the positive electrode 11, the separator 13, and the negative electrode 12. In a state where the gasket 16 is interposed between the positive electrode can 14 and the negative electrode can 15, the positive electrode can 14 and the negative electrode can 15 are crimped to bond them together, and the laminate is sealed.

正極活物質としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−y−zCoMn、LiNi0.5Mn0.5、LiMnO、LiMn、LiNi0.5Mn1.5等のリチウムと遷移金属との複合酸化物;TiO、V等の酸化物;TiS、FeS等の硫化物等が挙げられるが、電池容量及びエネルギー密度の観点からリチウムと遷移金属との複合酸化物が好ましい。Examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiNi 1-yz Co y Mn z O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiMnO 2 , Complex oxides of lithium and transition metals such as LiMn 2 O 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ; oxides such as TiO 2 and V 2 O 5 ; sulfides such as TiS 2 and FeS However, a composite oxide of lithium and a transition metal is preferable from the viewpoint of battery capacity and energy density.

上記において、1>x>0、1>y>0、1>z>0、y+z<1である。   In the above, 1> x> 0, 1> y> 0, 1> z> 0, y + z <1.

正極は、これらの正極活物質を、公知の導電助剤及び結着剤と共に加圧成型することにより、又は正極活物質を公知の導電助剤及び結着剤と共にピロリドン等の有機溶剤に混合し、ペースト状にしたものをアルミニウム箔等の集電体に塗工後、乾燥することにより得ることができる。   The positive electrode is formed by pressure-molding these positive electrode active materials together with known conductive aids and binders, or the positive electrode active materials are mixed with known conductive aids and binders in organic solvents such as pyrrolidone. The paste can be obtained by coating a current collector such as an aluminum foil and then drying.

負極活物質には、リチウム金属、リチウム金属と他金属との合金、リチウムイオンが挿入脱離する材料が使用される。リチウム金属と他金属との合金としては、Li−Al、Li−Sn、Li−Zn、Li−Si等が挙げられる。リチウムイオンが挿入脱離する材料としては、樹脂及びピッチ等を焼成したカーボン材料、これらのカーボン材料にホウ素化合物を添加したカーボン材料、天然黒鉛等が挙げられる。これらの負極活物質は、1種単独で、又は2種以上を混合して使用される。   As the negative electrode active material, lithium metal, an alloy of lithium metal and another metal, or a material from which lithium ions are inserted and released is used. Examples of alloys of lithium metal and other metals include Li—Al, Li—Sn, Li—Zn, Li—Si, and the like. Examples of the material from which lithium ions are inserted and desorbed include carbon materials obtained by firing resin and pitch, carbon materials obtained by adding boron compounds to these carbon materials, natural graphite, and the like. These negative electrode active materials are used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

負極は、これらの負極活物質を、公知の導電助剤及び結着剤と共に加圧成型することにより、又は負極活物質を公知の導電助剤及び結着剤と共にピロリドン等の有機溶剤に混合し、ペースト状にしたものを銅箔等の集電体に塗工後、乾燥することにより得ることができる。   The negative electrode is formed by pressure molding these negative electrode active materials together with known conductive aids and binders, or the negative electrode active materials are mixed with organic solvents such as pyrrolidone together with known conductive aids and binders. The paste can be obtained by coating a current collector such as a copper foil and then drying.

セパレータとしては、電解液が通過しやすく、絶縁体で、化学的に安定な材質である限り、特に限定はない。   The separator is not particularly limited as long as the electrolyte is easy to pass through, is an insulator, and is a chemically stable material.

本発明第四級アンモニウム塩及びこれを含有する電解液は、電気伝導性が高く、有機溶媒に対する溶解性が高く、電気化学デバイスの電解液として好適である。   The quaternary ammonium salt of the present invention and an electrolytic solution containing the same have high electrical conductivity and high solubility in an organic solvent, and are suitable as an electrolytic solution for an electrochemical device.

電気化学デバイスとしては、例えば、電気二重層キャパシタ、二次電池、色素増感型太陽電池、エレクトロクロミック素子、コンデンサ等が例示されるが、これらに限定されない。特に好適な電気化学デバイスは、電気二重層キャパシタ及び二次電池である。   Examples of the electrochemical device include, but are not limited to, an electric double layer capacitor, a secondary battery, a dye-sensitized solar cell, an electrochromic element, and a capacitor. Particularly suitable electrochemical devices are electric double layer capacitors and secondary batteries.

本発明の第四級アンモニウム塩は、融点が10℃以下であるために、室温(25℃)ではそれ自身液状形態を維持できる。また、本発明の第四級アンモニウム塩は、有機溶媒に対する溶解性に格段に優れており、高い電気伝導性を有している。   Since the quaternary ammonium salt of the present invention has a melting point of 10 ° C. or lower, it can itself maintain a liquid form at room temperature (25 ° C.). In addition, the quaternary ammonium salt of the present invention is remarkably excellent in solubility in an organic solvent and has high electrical conductivity.

室温(25℃)においてそれ自身液状を示す本発明の第四級アンモニウム塩は、そのまま電解液として使用できる。この電解液は、低温での使用でも、電解質の析出がなく、安定した電気伝導性を発現できる。また、この第四級アンモニウム塩は、そのまま電解液として使用できることから、電解液のイオン濃度を高くすることが可能となり、高い電気伝導度を発現できる。   The quaternary ammonium salt of the present invention which is itself liquid at room temperature (25 ° C.) can be used as an electrolytic solution as it is. Even when this electrolytic solution is used at a low temperature, no electrolyte is deposited, and stable electric conductivity can be expressed. Moreover, since this quaternary ammonium salt can be used as an electrolytic solution as it is, it is possible to increase the ion concentration of the electrolytic solution and to exhibit high electrical conductivity.

有機溶媒に対する溶解性に優れている本発明の第四級アンモニウム塩は、これを有機溶媒に溶解して電解液とした場合、低温時で使用しても電解液から本発明の第四級アンモニウム塩が析出することはなく、電解液の電気伝導性が低下する虞れはない。   The quaternary ammonium salt of the present invention, which is excellent in solubility in an organic solvent, can be dissolved in an organic solvent to form an electrolytic solution. The salt does not precipitate, and there is no possibility that the electrical conductivity of the electrolytic solution is lowered.

本発明の第四級アンモニウム塩は、低粘度であるため流動性に優れており、それ故、浸透性が要求される多孔性の電極を使用した電気デバイスの電解液にも好適に使用できる。   The quaternary ammonium salt of the present invention is excellent in fluidity because of its low viscosity, and therefore can be suitably used in an electrolytic solution of an electric device using a porous electrode that requires permeability.

本発明の実施例10で作成した電気二重層キャパシタの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the electric double layer capacitor created in Example 10 of the present invention. 本発明の実施例12で作成したリチウム二次電池の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the lithium secondary battery created in Example 12 of the present invention. 本発明の実施例6、実施例7及び比較例3で得られた各種濃度の混合溶液の電気伝導度を示すグラフである。It is a graph which shows the electrical conductivity of the mixed solution of various density | concentrations obtained in Example 6, Example 7, and Comparative Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電極
2 電極
3 セパレータ
4 容器体
5 容器体
6 ガスケット
7 スペーサー
8 スプリング
11 正極
12 負極
13 多孔質セパレータ
14 正極缶
15 負極缶
16 ガスケット
17 スペーサー
18 スプリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Electrode 3 Separator 4 Container body 5 Container body 6 Gasket 7 Spacer 8 Spring 11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Porous separator 14 Positive electrode can 15 Negative electrode can 16 Gasket 17 Spacer 18 Spring

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

実施例1
ビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートの合成
ジメチルメトキシメチルアミン30.0gを120gのトルエンに溶解し、窒素置換した。この溶液に、5℃下、クロロメチルメチルエーテル(試薬:東京化成製)16.3gを1時間かけて滴下した。該溶液を5℃にて10時間攪拌し、反応を終了した。2層分離した下層を分取し、150gのトルエンを用いて3回洗浄を繰り返し、更に150gのメチルエチルケトンを用いて3回洗浄を繰り返した後、減圧乾燥し、25.0gのジメチルジメトキシメチルアンモニウムクロライド(無色液体)を得た。
Example 1
Synthesis of bis (methoxymethyl) dimethylammonium tetrafluoroborate 30.0 g of dimethylmethoxymethylamine was dissolved in 120 g of toluene and purged with nitrogen. To this solution, 16.3 g of chloromethyl methyl ether (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry) was added dropwise at 5 ° C. over 1 hour. The solution was stirred at 5 ° C. for 10 hours to complete the reaction. The lower layer separated into two layers was separated, washed three times with 150 g of toluene, further washed three times with 150 g of methyl ethyl ketone, dried under reduced pressure, and 25.0 g of dimethyldimethoxymethylammonium chloride. (Colorless liquid) was obtained.

次に得られたジメチルジメトキシメチルアンモニウムクロライドをメタノール50gに溶解し、30%HBFのメタノール溶液45.3gを添加した。減圧下、塩化水素及び過剰のHBFを除き、標記目的物(無色液体)31.9gを得た。
H−NMR(d−CHOH)δppm:
2.98(s,6H),3.65(s,6H),4.59(s,4H)。
Next, the obtained dimethyldimethoxymethylammonium chloride was dissolved in 50 g of methanol, and 45.3 g of a 30% HBF 4 methanol solution was added. Under reduced pressure, hydrogen chloride and excess HBF 4 were removed to obtain 31.9 g of the title object product (colorless liquid).
1 H-NMR (d-CH 3 OH) δ ppm:
2.98 (s, 6H), 3.65 (s, 6H), 4.59 (s, 4H).

上記で得られた第四級アンモニウム塩(ビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート)の融点を、リガク社製示差熱分析計(RIGAKU、DSC8230B)を使用して行った。具体的には、サンプル重量を20mgとし、液体アルゴンによって−150℃まで急冷した後、5℃/分の割合で昇温した。融点はベースライン接線とピーク勾配の接線の交点から求めた。実施例1で得られた第四級アンモニウム塩の融点は、4℃であった。   The melting point of the quaternary ammonium salt (bis (methoxymethyl) dimethylammonium tetrafluoroborate) obtained above was measured using a differential thermal analyzer (RIGAKU, DSC8230B) manufactured by Rigaku Corporation. Specifically, the sample weight was 20 mg, and the sample was rapidly cooled to −150 ° C. with liquid argon, and then heated at a rate of 5 ° C./min. The melting point was determined from the intersection of the baseline tangent and the peak slope tangent. The melting point of the quaternary ammonium salt obtained in Example 1 was 4 ° C.

実施例2
ビス(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミドの合成
メトキシメチルピロリジン30.0g及びビストリフルオロメタンスルホニルイミドリチウム89.9gを300gのジクロロメタン溶解し、窒素置換した。この溶液に、5℃下、クロロメチルメチルエーテル(試薬:東京化成製)21.0gを1時間要して滴下した。該溶液の温度を徐々に昇温し、室温にて4時間攪拌し反応を終了した。反応液に水200mlを添加し、下層を分取した。得られた有機層を50mlの水を用いて10回洗浄を繰り返した。有機層を濃縮し、減圧乾燥し、標記目的物(無色液体)97.6gを得た。
H−NMR(CDCl)δppm:
2.17(m,4H),3.47(m,4H),3.60(s,6H),4.53(s,4H)。
Example 2
Synthesis of bis (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide 30.0 g of methoxymethylpyrrolidine and 89.9 g of lithium bistrifluoromethanesulfonylimide were dissolved in 300 g of dichloromethane and substituted with nitrogen. To this solution, 21.0 g of chloromethyl methyl ether (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry) was added dropwise at 5 ° C. over 1 hour. The temperature of the solution was gradually raised and stirred at room temperature for 4 hours to complete the reaction. 200 ml of water was added to the reaction solution, and the lower layer was separated. The obtained organic layer was repeatedly washed 10 times with 50 ml of water. The organic layer was concentrated and dried under reduced pressure to obtain 97.6 g of the title object product (colorless liquid).
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm:
2.17 (m, 4H), 3.47 (m, 4H), 3.60 (s, 6H), 4.53 (s, 4H).

上記で得られた第四級アンモニウム塩(ビス(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド)の融点を、実施例1と同様にして測定した。実施例2で得られた第四級アンモニウム塩の融点を明確に求めることができなかった。ガラス転移温度(Tg)は−90℃であった。   The melting point of the quaternary ammonium salt (bis (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide) obtained above was measured in the same manner as in Example 1. The melting point of the quaternary ammonium salt obtained in Example 2 could not be determined clearly. The glass transition temperature (Tg) was -90 ° C.

比較例1
N−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレートをWO 02/076924 A1に従い合成した。
Comparative Example 1
N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate was synthesized according to WO 02/076924 A1.

即ち、オートクレイブ中にピロリジン68.77g及び2−メトキシエチルクロライド88.02gを入れ、90℃で24時間反応を行った。反応終了後、水酸化カリウム56gを溶解した水溶液200mlを加え、有機層を分離抽出した。水層をジクロロメタン100にて抽出し(繰り返し2回行う:合計200ml)、飽和食塩水にて洗浄した。有機層は無水炭酸カリウム上で乾燥した。有機層を濾過し、ジクロロメタンを減圧留去した後、残渣を蒸留処理し、N−(メトキシエチル)ピロリジン24.02g単離した。   That is, pyrrolidine (68.77 g) and 2-methoxyethyl chloride (88.02 g) were placed in an autoclave and reacted at 90 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, 200 ml of an aqueous solution in which 56 g of potassium hydroxide was dissolved was added, and the organic layer was separated and extracted. The aqueous layer was extracted with dichloromethane 100 (repeated twice: 200 ml in total) and washed with saturated brine. The organic layer was dried over anhydrous potassium carbonate. The organic layer was filtered and dichloromethane was distilled off under reduced pressure. The residue was distilled, and 24.02 g of N- (methoxyethyl) pyrrolidine was isolated.

得られたN−(メトキシエチル)ピロリジン10.00gをテトラヒドロフラン12mlに溶解し、0℃下ヨウ化メチルを11.22g加えた。これを徐々に昇温し、室温にて24時間反応を行った。反応終了後、テトラヒドロフランを減圧留去し、残渣をテトラヒドロフラン/エタノール系の混合溶媒で再結晶して、N−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムアイオダイド17.22gを得た。   10.00 g of the obtained N- (methoxyethyl) pyrrolidine was dissolved in 12 ml of tetrahydrofuran, and 11.22 g of methyl iodide was added at 0 ° C. The temperature was gradually raised and the reaction was carried out at room temperature for 24 hours. After completion of the reaction, tetrahydrofuran was distilled off under reduced pressure, and the residue was recrystallized with a tetrahydrofuran / ethanol mixed solvent to obtain 17.22 g of N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium iodide.

N−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムアイオダイド10.00を超純水67mlに溶解し、酸化銀4.27gを加えて3時間攪拌した。反応液を濾過し完全に沈殿物を除いた後、42%テトラフルオロホウ酸をpHが5〜6になるまで、少量ずつ加えた。反応溶液を凍結乾燥し、更に減圧乾燥し目的物であるN−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレート8.26gを得た。   N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium iodide 10.00 was dissolved in 67 ml of ultrapure water, and 4.27 g of silver oxide was added and stirred for 3 hours. The reaction solution was filtered to completely remove the precipitate, and then 42% tetrafluoroboric acid was added little by little until the pH reached 5-6. The reaction solution was freeze-dried and further dried under reduced pressure to obtain 8.26 g of the target product, N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate.

上記で得られたN−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレートの融点を、実施例1と同様にして測定した。融点は15℃であった。   The melting point of N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate obtained above was measured in the same manner as in Example 1. The melting point was 15 ° C.

比較例2
N−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムテトラフルオロボレートをWO 02/076924 A1(特許文献1)に従い合成した。
Comparative Example 2
N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate was synthesized according to WO 02/076924 A1 (Patent Document 1).

オートクレイブ中にジエチルアミン35.35g及び2−メトキシエチルクロライド43.99gを入れ、100℃で24時間反応を行った。反応終了後、水酸化カリウム56gを溶解した水溶液100mlを加え、有機層を分離抽出した。水層をジクロロメタン50mlにて抽出し(繰り返し2回行う:合計100ml)、飽和食塩水にて洗浄した。有機層は無水炭酸カリウム上で乾燥した。有機層を濾過し、ジクロロメタンを減圧留去した後、残渣を蒸留処理し、2−メトキシエチルジエチルアミン9.20gを得た。   In an autoclave, 35.35 g of diethylamine and 43.99 g of 2-methoxyethyl chloride were added and reacted at 100 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, 100 ml of an aqueous solution in which 56 g of potassium hydroxide was dissolved was added, and the organic layer was separated and extracted. The aqueous layer was extracted with 50 ml of dichloromethane (repeated twice: 100 ml in total) and washed with saturated brine. The organic layer was dried over anhydrous potassium carbonate. The organic layer was filtered and dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and then the residue was distilled to obtain 9.20 g of 2-methoxyethyldiethylamine.

N−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニム9.20gをテトラヒドロフラン11mlに溶解し、0℃下ヨウ化メチル10.18gを加えた。これを徐々に昇温し、室温にて24時間反応を行った。反応終了後、テトラヒドロフランを減圧留去し、残渣をテトラヒドロフラン/エタノール系の混合溶媒で再結晶し、N−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムアイオダイド17.52gを得た。   9.20 g of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium was dissolved in 11 ml of tetrahydrofuran, and 10.18 g of methyl iodide was added at 0 ° C. The temperature was gradually raised and the reaction was carried out at room temperature for 24 hours. After completion of the reaction, the tetrahydrofuran was distilled off under reduced pressure, and the residue was recrystallized with a tetrahydrofuran / ethanol mixed solvent to obtain 17.52 g of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium iodide. It was.

N−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムアイオダイド10.00gを超純水67mlに溶解し、酸化銀4.25gを加え3時間攪拌した。反応液を濾過し完全に沈殿物を除いた後、42%テトラフルオロホウ酸をpHが5〜6になるまで、少量ずつ加えた。反応溶液を凍結乾燥し、更に減圧乾燥し目的物であるN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムテトラフルオロボレート8.20gを得た。   10.00 g of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium iodide was dissolved in 67 ml of ultrapure water, and 4.25 g of silver oxide was added and stirred for 3 hours. The reaction solution was filtered to completely remove the precipitate, and then 42% tetrafluoroboric acid was added little by little until the pH reached 5-6. The reaction solution was freeze-dried and further dried under reduced pressure to obtain 8.20 g of the target product N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate.

上記で得られたN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムテトラフルオロボレートの融点を、実施例1と同様にして測定した。融点は8℃であった。   The melting point of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate obtained above was measured in the same manner as in Example 1. The melting point was 8 ° C.

実施例3
ビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドの合成
N−(メトキシメチル)−N,N−ジメチルアミン108.7gにリチウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミド(試薬:ALDRICH製)31.4gを添加し、5℃にまで冷却した。この溶液にクロロメチルメチルエーテル(試薬:東京化成製)7.8gを1時間かけて滴下した。反応温度は10℃以下とした。滴下終了後徐々に昇温し、室温にて16時間反応した。反応終了後、濃縮し、真空ポンプにて乾燥した。ジクロロメタン500g/水500gにて抽出した。有機層を300gの水にて4回洗浄し、濃縮し、減圧乾燥して、目的物30.2gを得た。
H−NMR(d−CHOH)δppm:
2.98(s,6H),3.65(s,6H),4.59(s,4H)。
Example 3
Synthesis of bis (methoxymethyl) dimethylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide 31.4 g of lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (reagent: made by ALDRICH) was added to 108.7 g of N- (methoxymethyl) -N, N-dimethylamine, Cooled to 5 ° C. To this solution, 7.8 g of chloromethyl methyl ether (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise over 1 hour. The reaction temperature was 10 ° C. or lower. After completion of the dropwise addition, the temperature was gradually raised and the reaction was allowed to proceed at room temperature for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was concentrated and dried with a vacuum pump. Extraction was performed with 500 g of dichloromethane / 500 g of water. The organic layer was washed 4 times with 300 g of water, concentrated and dried under reduced pressure to obtain 30.2 g of the desired product.
1 H-NMR (d-CH 3 OH) δ ppm:
2.98 (s, 6H), 3.65 (s, 6H), 4.59 (s, 4H).

上記で得られたビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドの融点を、実施例1と同様にして測定した。   The melting point of the bis (methoxymethyl) dimethylammonium bistrifluoromethanesulfonylimide obtained above was measured in the same manner as in Example 1.

合成例1
N−エトキシメチルピロリジンの合成
パラホルムアルデヒド(試薬:MERK社製)101.2g、炭酸カリウム(試薬:和光純薬製)234.0g及びエチルアルコール(試薬:和光純薬製)971.3gを仕込み、ピロリジン(試薬:東京化成工業製)300.0gを10℃以下にて滴下した。滴下には2時間要した。滴下終了後、混合物を還流下に7時間反応した。エチルアルコールを留去し、残渣は減圧蒸留(70mmHg)し、148.4gのエトキシメチルピロリジンを得た。
H−NMR(CDCl)δppm:
1.17(t 3H),1.75(m 4H),2.73(m 4H),3.49(q 2H),4.16(s 2H)。
Synthesis example 1
Synthesis of N-ethoxymethylpyrrolidine 101.2 g of paraformaldehyde (reagent: manufactured by MERK), 234.0 g of potassium carbonate (reagent: manufactured by Wako Pure Chemical) and 971.3 g of ethyl alcohol (reagent: manufactured by Wako Pure Chemical), 300.0 g of pyrrolidine (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise at 10 ° C or lower. The dripping took 2 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted for 7 hours under reflux. Ethyl alcohol was distilled off, and the residue was distilled under reduced pressure (70 mmHg) to obtain 148.4 g of ethoxymethylpyrrolidine.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm:
1.17 (t 3H), 1.75 (m 4H), 2.73 (m 4H), 3.49 (q 2H), 4.16 (s 2H).

合成例2
N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムパークロレートの合成
合成例1で製造したN−エトキシメチルピロリジン147.9gに過塩素ナトリウム(試薬;和光純薬製)59.18gを添加し、5℃にまで冷却した。この溶液にクロロメチルメチルエーテル(試薬:東京化成製)36.93gを1時間かけて滴下した。反応温度は10℃以下とした。滴下終了後、反応混合物を徐々に昇温し、室温にて12時間反応した。反応終了後、濾過し、エチルアルコール100mlにて洗浄した。濃縮後、ジクロロメタン/水にて抽出した。有機層は少量の水にて3回洗浄し、濃縮した。濃縮物をエチルアルコールに溶解し、−50℃下で再結晶した。再結晶は5回繰り返した。得られる結晶を減圧乾燥し、目的物83.0gを得た。
H−NMR(d−CHOH)δppm:
1.28(t 3H),2.16(m 4H),3.49(m 4H),3.62(s 3H),3.84(q 2H),4.61(s 2H),4.66(s 2H)。
Synthesis example 2
Synthesis of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium perchlorate 147.9 g of N-ethoxymethylpyrrolidine produced in Synthesis Example 1 was mixed with 59.18 g of sodium perchlorate (reagent; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Added and cooled to 5 ° C. To this solution, 36.93 g of chloromethyl methyl ether (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise over 1 hour. The reaction temperature was 10 ° C. or lower. After completion of the dropping, the reaction mixture was gradually warmed and reacted at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was filtered and washed with 100 ml of ethyl alcohol. After concentration, extraction was performed with dichloromethane / water. The organic layer was washed 3 times with a small amount of water and concentrated. The concentrate was dissolved in ethyl alcohol and recrystallized at -50 ° C. Recrystallization was repeated 5 times. The obtained crystals were dried under reduced pressure to obtain 83.0 g of the desired product.
1 H-NMR (d-CH 3 OH) δ ppm:
1.28 (t 3H), 2.16 (m 4H), 3.49 (m 4H), 3.62 (s 3H), 3.84 (q 2H), 4.61 (s 2H), 4. 66 (s 2H).

実施例4
N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの合成
合成例2で製造したN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムパークロレート30.0gをメチルアルコール250mlに溶解し、イオン交換樹脂(三菱化学製DIAION WA30のアニオンをテトラフルオロボレートに交換)500mlに通した。アニオン交換の確認は、イオンクロマト(TOSOH CM−8020)にて行った。アニオン交換の確認後、メチルアルコール溶液を濃縮し、減圧乾燥し、目的物26.1gを得た。
H−NMR(d−CHOH)δppm:
1.28(t 3H),2.15(m 4H),3.48(m 4H),3.62(s 3H),3.84(q 2H),4.60(s 2H),4.65(s 2H)。
Example 4
Synthesis of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate 30.0 g of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium perchlorate prepared in Synthesis Example 2 was methylated. It melt | dissolved in 250 ml of alcohol, and let it pass through 500 ml of ion exchange resin (The anion of Mitsubishi Chemical DIAION WA30 was replaced | exchanged for tetrafluoroborate). Anion exchange was confirmed by ion chromatography (TOSOH CM-8020). After confirming the anion exchange, the methyl alcohol solution was concentrated and dried under reduced pressure to obtain 26.1 g of the desired product.
1 H-NMR (d-CH 3 OH) δ ppm:
1.28 (t 3H), 2.15 (m 4H), 3.48 (m 4H), 3.62 (s 3H), 3.84 (q 2H), 4.60 (s 2H), 4. 65 (s 2H).

上記で得られたN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの融点を、実施例1と同様にして測定した。   The melting point of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate obtained above was measured in the same manner as in Example 1.

実施例5
N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドの合成
合成例1で製造したN−エトキシメチルピロリジン50.0gにリチウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミド(試薬:ALDRICH製)48.9gを添加し、5℃にまで冷却した。この溶液にクロロメチルメチルエーテル(試薬:東京化成製)12.5gを1時間かけて滴下した。反応温度は10℃以下とした。滴下終了後、反応混合物を徐々に昇温し、室温にて5時間反応した。反応終了後、反応混合物を濃縮し、真空ポンプにて乾燥し、ジクロロメタン1300g/水1000gにて抽出した。有機層を1000gの水にて4回洗浄し、濃縮し、減圧乾燥して、目的物65.9gを得た。
H−NMR(d−CHOH)δppm:
1.28(t 3H),2.15(m 4H),3.46(m 4H),3.62(s 3H),3.83(q 2H),4.59(s 2H),4.64(s 2H)。
Example 5
Synthesis of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide 50.0 g of N-ethoxymethylpyrrolidine prepared in Synthesis Example 1 was added to lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (reagent: manufactured by ALDRICH). 48.9 g was added and cooled to 5 ° C. To this solution, 12.5 g of chloromethyl methyl ether (reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise over 1 hour. The reaction temperature was 10 ° C. or lower. After completion of the dropping, the reaction mixture was gradually warmed and reacted at room temperature for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was concentrated, dried with a vacuum pump, and extracted with 1300 g of dichloromethane / 1000 g of water. The organic layer was washed 4 times with 1000 g of water, concentrated and dried under reduced pressure to obtain 65.9 g of the desired product.
1 H-NMR (d-CH 3 OH) δ ppm:
1.28 (t 3H), 2.15 (m 4H), 3.46 (m 4H), 3.62 (s 3H), 3.83 (q 2H), 4.59 (s 2H), 4. 64 (s 2H).

上記で得られたN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミドの融点を、実施例1と同様にして測定した。   The melting point of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonylimide obtained above was measured in the same manner as in Example 1.

試験例1
実施例1〜5、比較例1及び比較例2で得られた第四級アンモニウム塩について、電気伝導度を測定した。
Test example 1
For the quaternary ammonium salts obtained in Examples 1 to 5, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the electrical conductivity was measured.

電気伝導度の測定には、Radiometer社製の電気伝導度メーターを使用した。測定セルにはRadiometer社製のCDC641Tを使用し、25℃下にて行った。   For measurement of electric conductivity, an electric conductivity meter manufactured by Radiometer was used. CDC641T manufactured by Radiometer was used for the measurement cell, and the measurement was performed at 25 ° C.

また、実施例1〜5、比較例1及び比較例2で得られた第四級アンモニウム塩の粘度を測定した。粘度測定は、振動式製粘度計(VM−1G CBCマテリアルズ株式会社製)を使用し、25℃下にて行った。   Moreover, the viscosity of the quaternary ammonium salt obtained in Examples 1-5, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was measured. The viscosity was measured at 25 ° C. using a vibration viscometer (VM-1G CBC Materials Co., Ltd.).

これらの結果を表1に示す。   These results are shown in Table 1.

実施例6
実施例4で製造したN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートとプロピレンカーボネート(PC)(試薬:キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートの濃度は、表2に示す通りとした。
Example 6
N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate and propylene carbonate (PC) (reagent: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) produced in Example 4 were used at various concentrations. So that the dew point was −60 ° C. or less in a nitrogen atmosphere dry box. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 2.

各種濃度の混合溶液を、ドライボックス内で4mlずつ、スクリュー栓が付いたガラス容器に移し、ドライボックスの外に取り出した。各種溶液が入ったガラス容器を恒温槽に浸漬し、25℃でそれぞれ5時間保持した。   Each 4 ml of the mixed solution of various concentrations was transferred to a glass container with a screw stopper in the dry box and taken out of the dry box. Glass containers containing various solutions were immersed in a thermostatic bath and held at 25 ° C. for 5 hours, respectively.

実施例7
実施例1で製造したビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートとプロピレンカーボネート(PC)(試薬:キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のビス(メトキシメチル)ジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートの濃度は表3に示す通りとした。
Example 7
The dew point is −60 so that the bis (methoxymethyl) dimethylammonium tetrafluoroborate produced in Example 1 and propylene carbonate (PC) (reagent: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) have various concentrations. Mixing was performed in a nitrogen atmosphere dry box at a temperature not higher than 0C. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of bis (methoxymethyl) dimethylammonium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 3.

各種濃度の混合溶液を、ドライボックス内で4mlずつ、スクリュー栓が付いたガラス容器に移し、ドライボックスの外に取り出した。各種溶液が入ったガラス容器を恒温槽に浸漬し、25℃でそれぞれ5時間保持した。   Each 4 ml of the mixed solution of various concentrations was transferred to a glass container with a screw stopper in the dry box and taken out of the dry box. Glass containers containing various solutions were immersed in a thermostatic bath and held at 25 ° C. for 5 hours, respectively.

比較例3
比較例2で製造したN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレートとプロピレンカーボネート(PC)(キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニウムテトラフルオロボレートの濃度は、表4に示す通りとした。
Comparative Example 3
N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate prepared in Comparative Example 2 and propylene carbonate (PC) (made by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) at various concentrations As such, they were mixed in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of -60 ° C or lower. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 4.

各種濃度の混合溶液を、ドライボックス内で4mlずつ、スクリュー栓が付いたガラス容器に移し、ドライボックスの外に取り出した。各種溶液が入ったガラス容器を恒温槽に浸漬し、25℃、でそれぞれ5時間保持した。
<電気伝導度の測定>
各種溶液の混合状態を観察した後、再度ドライボックス内から各種溶液を取り出し、電気伝導度を測定した。電気伝導度の測定には、導電率計(CDM210 Radiometer社製)を使用した。測定セルにはXE−100(Radiometer社製)を使用した。 結果を表2、表3、表4及び図3に示す。
Each 4 ml of the mixed solution of various concentrations was transferred to a glass container with a screw stopper in the dry box and taken out of the dry box. Glass containers containing various solutions were immersed in a thermostatic bath and held at 25 ° C. for 5 hours, respectively.
<Measurement of electrical conductivity>
After observing the mixed state of the various solutions, the various solutions were again taken out from the dry box and the electrical conductivity was measured. For the measurement of electrical conductivity, a conductivity meter (CDM210 Radiometer) was used. XE-100 (manufactured by Radiometer) was used for the measurement cell. The results are shown in Table 2, Table 3, Table 4, and FIG.

実施例8
実施例4で製造したN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレートとエチルメチルカーボネート(EMC)(試薬:キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレート濃度は、表5に示す通りとした。
Example 8
N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate produced in Example 4 and ethyl methyl carbonate (EMC) (reagent: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) Mixing was performed in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of −60 ° C. or lower so as to obtain a concentration. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 5.

各種混合溶液を、ドライボックス内で4mlずつ、スクリュー栓が付いたガラス容器に移し、ドライボックスの外に取り出した。各種溶液が入ったガラス容器を恒温槽に浸漬し、25℃、でそれぞれ5時間保持した。   Each 4 ml of each mixed solution was transferred to a glass container with a screw stopper in the dry box and taken out of the dry box. Glass containers containing various solutions were immersed in a thermostatic bath and held at 25 ° C. for 5 hours, respectively.

比較例4
比較例2で製造したN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムテトラフルオロボレートとエチルメチルカーボネート(EMC)(試薬:キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のN−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニムテトラフルオロボレート濃度は、表6に示す通りとした。
Comparative Example 4
N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate and ethyl methyl carbonate (EMC) produced in Comparative Example 2 (reagent: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) Mixing was performed in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of −60 ° C. or lower so as to obtain various concentrations. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 6.

比較例5
比較例1で製造したN−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレートとエチルメチルカーボネート(EMC)(試薬:キシダ化学株式会社製、リチウムバッテリーグレード)とを、種々の濃度になるように、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。混合溶液中のN−(メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムテトラフルオロボレート濃度は、表7に掲げる通りとした。
Comparative Example 5
N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate produced in Comparative Example 1 and ethyl methyl carbonate (EMC) (reagent: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., lithium battery grade) have various concentrations. Thus, it mixed in the nitrogen atmosphere dry box whose dew point is -60 degrees C or less. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less. The concentration of N- (methoxyethyl) -N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate in the mixed solution was as shown in Table 7.

各種混合溶液を、ドライボックス内で4mlずつ、スクリュー栓が付いたガラス容器に移し、ドライボックスの外に取り出した。各種溶液が入ったガラス容器を恒温槽に浸漬し、25℃、でそれぞれ5時間保持した。
<電気伝導度の測定>
各種溶液の混合状態を観察し、分離していない溶液状態の混合物について、上記と同様にして電気伝導度を測定した。結果を表5〜7に示す。
Each 4 ml of each mixed solution was transferred to a glass container with a screw stopper in the dry box and taken out of the dry box. Glass containers containing various solutions were immersed in a thermostatic bath and held at 25 ° C. for 5 hours, respectively.
<Measurement of electrical conductivity>
The mixed state of various solutions was observed, and the electrical conductivity of the mixture in the solution state that was not separated was measured in the same manner as described above. The results are shown in Tables 5-7.

実施例9
実施例5で得られたN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドに、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)を0.5M又は1.0Mの濃度になるように混合した。露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。
Example 9
N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide obtained in Example 5 was mixed with lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) at 0.5 M or 1. It mixed so that it might become a density | concentration of 0M. Mixing was performed in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of −60 ° C. or lower. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less.

比較例6
N−(メトキシエチル)−N,N−ジエチル−N−メチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(試薬:関東化学社製 素材研究用)を減圧乾燥した後(水分量20ppm以下)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)を0.5M又は1.0Mの濃度になるように添加し、露点が−60℃以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。混合後の溶液の水分をカールフィッシャー水分計(平沼産業株式会社製、平沼微量水分測定装置AQ−7)で測定し、30ppm以下であることを確認した。
<電気伝導度の測定>
各種溶液の混合状態の観察後、再度ドライボックス内から溶液を取り出し、上記と同様にして電気伝導度を測定した。結果を表8に示す。
Comparative Example 6
After drying N- (methoxyethyl) -N, N-diethyl-N-methylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (reagent: for material research, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) under reduced pressure (water content 20 ppm or less), lithium bis ( Trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) was added to a concentration of 0.5M or 1.0M and mixed in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of −60 ° C. or lower. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter (Hiranuma Sangyo Co., Ltd., Hiranuma trace moisture measuring device AQ-7) and confirmed to be 30 ppm or less.
<Measurement of electrical conductivity>
After observing the mixed state of various solutions, the solution was taken out from the dry box again, and the electrical conductivity was measured in the same manner as described above. The results are shown in Table 8.

実施例10(電気二重層キャパシタの作成)
実施例6で製造した混合溶液(電解液)のうち、N−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムテトラフルオロボレート濃度2Mの混合溶液を用い、下記の電気二重層キャパシタを作成した。
Example 10 (Production of an electric double layer capacitor)
Of the mixed solution (electrolytic solution) produced in Example 6, the following electric double layer capacitor was prepared using a mixed solution of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium tetrafluoroborate concentration 2M. did.

電極1及び電極2は、活性炭を主成分とする電導性物質、バインダー、N−メチルピロリドンと共に混練して得られたペーストをアルミニウム箔に150μmの厚さで塗工後、乾燥して得られたシート状電極を円板状に切り出したものである。   The electrode 1 and the electrode 2 were obtained by applying a paste obtained by kneading together with a conductive substance mainly composed of activated carbon, a binder, and N-methylpyrrolidone to an aluminum foil to a thickness of 150 μm and then drying the paste. A sheet-like electrode is cut into a disk shape.

容器体4、容器体5、スペーサー7、スプリング8は共にステンレス鋼製であり、セパレータ7は、ポリプロピレン不織布である。   The container body 4, the container body 5, the spacer 7, and the spring 8 are all made of stainless steel, and the separator 7 is a polypropylene nonwoven fabric.

電気二重層キャパシタの組み立ては、アルゴンガスを満たしたグローブボックス内で行った。電極1、電極2、容器体4、容器体5、スプリング8及びスペーサー7を120℃の加熱下、24時間真空乾燥した後、グローブボックス内に持ち込んだ。実施例6で得られた混合溶液(電気二重層キャパシタ用電解液)を電極1、電極2及びセパレータ3に含浸させた。図1に示す構成となるように、容器体4の上に、電極1、セパレータ3、電極2、スペーサー7及びスプリング8を順々に載置し、ガスケット6を挿入し、これらの上に容器体5を載せた。容器体4の開口部分を内方へ折曲することにより封口し、電気二重層キャパシタを作成した。   The electric double layer capacitor was assembled in a glove box filled with argon gas. The electrode 1, the electrode 2, the container body 4, the container body 5, the spring 8 and the spacer 7 were vacuum dried under heating at 120 ° C. for 24 hours, and then brought into the glove box. The electrode 1, electrode 2 and separator 3 were impregnated with the mixed solution (electrolytic solution for electric double layer capacitor) obtained in Example 6. As shown in FIG. 1, the electrode 1, the separator 3, the electrode 2, the spacer 7, and the spring 8 are sequentially placed on the container body 4, the gasket 6 is inserted, and the container is placed thereon. Body 5 was placed. The opening part of the container body 4 was sealed by bending inward to produce an electric double layer capacitor.

上記で作成したコイン型電気二重層キャパシタを、専用のホルダにセットした後、電気ニ重層キャパシタの充放電を開始した。電流密度が2.0mAの定電流充電を行い、電圧が2.5Vに達した時点で定電圧充電に切り替えた。2.5Vで120分保持した後、2.0mAの定電流放電を行い、電圧が0Vに達した時点で低電圧放電に切り替え0Vで120分間保持することで、充放電特性を調べた。その結果、実施例10で作成された本発明の電気二重層キャパシタは良好な充放電特性を示した。   After the coin-type electric double layer capacitor created above was set in a dedicated holder, charging / discharging of the electric double layer capacitor was started. Constant current charging with a current density of 2.0 mA was performed, and switching to constant voltage charging was performed when the voltage reached 2.5V. After holding at 2.5 V for 120 minutes, a constant current discharge of 2.0 mA was performed, and when the voltage reached 0 V, the voltage was switched to low voltage discharge, and the charge and discharge characteristics were examined by holding at 0 V for 120 minutes. As a result, the electric double layer capacitor of the present invention prepared in Example 10 showed good charge / discharge characteristics.

実施例11(リチウム二次電池電解液の調製)
実施例5で製造したN−(エトキシメチル)−N−(メトキシメチル)ピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド5wt%、リチウム塩としてリチウムビストリフルオロメタンスルフォニルイミド(LiTFSI)0.5Mを用い、非水溶媒としてビニレンカーボネート(VC)5wt%、残りをエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=1/3(V/V)を用いて非水電解液を調製した。
Example 11 (Preparation of electrolyte solution for lithium secondary battery)
Using 5 wt% of N- (ethoxymethyl) -N- (methoxymethyl) pyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide prepared in Example 5 and lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI) 0.5M as a lithium salt, A non-aqueous electrolyte was prepared using vinylene carbonate (VC) 5 wt% as the non-aqueous solvent and the remainder using ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 1/3 (V / V).

実施例12(リチウム二次電池の作成)
図2に示すようなコイン型非水電解液リチウム二次電池を作成した。図2において、11は正極、12は負極、13は多孔質セパレータ、14は正極缶、15は負極缶、16はガスケット、17はスペーサー、18はスプリングである。
Example 12 (Preparation of lithium secondary battery)
A coin-type non-aqueous electrolyte lithium secondary battery as shown in FIG. 2 was prepared. In FIG. 2, 11 is a positive electrode, 12 is a negative electrode, 13 is a porous separator, 14 is a positive electrode can, 15 is a negative electrode can, 16 is a gasket, 17 is a spacer, and 18 is a spring.

図2に示す非水電解液リチウム二次電池を以下に示す手順で作成した。   A non-aqueous electrolyte lithium secondary battery shown in FIG. 2 was prepared by the following procedure.

負極12の作成:
天然黒鉛と結着剤のポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを9:1の重量比で混合し、これにN−メチルピロリドンを加え、ペーストを得た。このペーストを厚さ22μmの銅箔上に電極塗工用アプリケーターを用いて均一に塗工した。これを120℃で8時間、真空乾燥し、電極打ち抜き機で直径16mmの負極12を得た。
Creation of negative electrode 12:
Natural graphite and binder polyvinylidene fluoride (PVdF) were mixed at a weight ratio of 9: 1, and N-methylpyrrolidone was added thereto to obtain a paste. This paste was uniformly applied onto a copper foil having a thickness of 22 μm using an electrode applicator. This was vacuum-dried at 120 ° C. for 8 hours, and a negative electrode 12 having a diameter of 16 mm was obtained with an electrode punching machine.

正極11の作成:
LiCoO粉末と導電助剤のアセチレンブラックと結着剤のPVdFを90:5:5の重量比で混合し、この混合物にN−メチルピロリドンを加え、ペーストを得た。このペーストを120℃で8時間、真空乾燥し、電極打ち抜き機で直径16mmの正極11を得た。
Creation of positive electrode 11:
LiCoO 2 powder, acetylene black as a conductive additive, and PVdF as a binder were mixed at a weight ratio of 90: 5: 5, and N-methylpyrrolidone was added to this mixture to obtain a paste. This paste was vacuum-dried at 120 ° C. for 8 hours, and a positive electrode 11 having a diameter of 16 mm was obtained with an electrode punching machine.

正極11を正極缶14の底面に載せ、その上に多孔質セパレータ13を載置した後、実施例11で調製した非水電解液を注入し、ガスケット16を挿入した。その後、セパレータ13の上に負極12、スペーサー17、スプリング18及び負極缶15を順々に載置し、コイン形電池かしめ機(coin crimper machine)を使用して、正極缶14の開口部分を内方へ折曲することにより封口し、非水電解液リチウム二次電池を作成した。   After placing the positive electrode 11 on the bottom surface of the positive electrode can 14 and placing the porous separator 13 thereon, the non-aqueous electrolyte prepared in Example 11 was injected, and the gasket 16 was inserted. Thereafter, the negative electrode 12, the spacer 17, the spring 18, and the negative electrode can 15 are placed on the separator 13 one after another, and the opening portion of the positive electrode can 14 is placed inside using a coin-type battery crimper machine. The non-aqueous electrolyte lithium secondary battery was prepared by bending the film in a bent direction.

上記の通り作成した電池を下記のように評価した。充電は0.4mAの一定電流で行い、電圧が4.1Vに到達した時点で4.1Vで1時間定電圧充電した。放電は1.0mAの定電流で行い、電圧が3Vになるまで放電した。電圧が3Vに到達したら3Vで1時間保持し、充放電特性を調べた。その結果、実施例11で作成された本発明二次電池は良好なサイクル特性を示した。   The battery prepared as described above was evaluated as follows. Charging was performed at a constant current of 0.4 mA, and constant voltage charging was performed at 4.1 V for 1 hour when the voltage reached 4.1 V. Discharging was performed at a constant current of 1.0 mA, and discharging was performed until the voltage reached 3V. When the voltage reached 3V, it was held at 3V for 1 hour, and the charge / discharge characteristics were examined. As a result, the secondary battery of the present invention produced in Example 11 showed good cycle characteristics.

Claims (18)

一般式
[式中、R及びRは、同一又は異なって、C1−4アルキル基を示す。またR及びRは、これらが結合する窒素原子と共に互いに結合して飽和複素環を形成してもよい。R及びRは、同一又は異なって、メチル基又はエチル基を示す。Xは、陰イオンを示す。]
で表される第四級アンモニウム塩。
General formula
[Wherein, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a C 1-4 alkyl group. R 1 and R 2 may be bonded together with the nitrogen atom to which they are bonded to form a saturated heterocyclic ring. R 3 and R 4 are the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. X represents an anion. ]
A quaternary ammonium salt represented by
及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、3〜5員の飽和複素環である請求項1に記載の第四級アンモニウム塩。The quaternary ammonium salt according to claim 1, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a 3- to 5-membered saturated heterocyclic ring. 及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、ピロリジン環である請求項2に記載の第四級アンモニウム塩。The quaternary ammonium salt according to claim 2, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a pyrrolidine ring. 及びRが共にメチル基である請求項1に記載の第四級アンモニウム塩。The quaternary ammonium salt according to claim 1, wherein R 1 and R 2 are both methyl groups. が、BF 、AlCl 、AlCl 、PF 、AsF 、N(CFSO 、N(CF3CF2SO 、C(CFSO 、N(CFSO)(CFCO)、CFSO 、CHSO 、CHCO 、CFCOO、NO 、CCOO又、CSO 、CF3BF3、C2F5BF3又はIである請求項1〜4のいずれかに記載の第四級アンモニウム塩。Wherein X -, BF 4 -, AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 -, PF 6 -, AsF 6 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (CF 3CF2 SO 2) 2 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, N ( CF 3 SO 2) (CF 3 CO) -, CF 3 SO 3 -, CH 3 SO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 COO -, NO 3 -, C 6 H 5 COO - also, C 6 H 5 SO 3 - , CF3BF3 -, C2F5BF3 - or I - quaternary ammonium salt according to claim 1 is. が、BF 又はN(CFSO である請求項5に記載の第四級アンモニウム塩。Wherein X -, BF 4 - or N (CF 3 SO 2) 2 - quaternary ammonium salt of claim 5 which is a. 一般式
[式中、R及びRは、同一又は異なって、C1−4アルキル基を示す。またR及びRは、これらが結合する窒素原子と共に互いに結合して飽和複素環を形成してもよい。R及びRは、同一又は異なって、メチル基又はエチル基を示す。Xは、陰イオンを示す。]
で表される第四級アンモニウム塩からなる電解質。
General formula
[Wherein, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a C 1-4 alkyl group. R 1 and R 2 may be bonded together with the nitrogen atom to which they are bonded to form a saturated heterocyclic ring. R 3 and R 4 are the same or different and each represents a methyl group or an ethyl group. X represents an anion. ]
An electrolyte comprising a quaternary ammonium salt represented by:
及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、3〜5員の飽和複素環である第四級アンモニウム塩からなる請求項7に記載の電解質。The electrolyte according to claim 7, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a quaternary ammonium salt which is a 3- to 5-membered saturated heterocyclic ring. 及びRが結合する窒素原子と共に互いに結合して形成する飽和複素環が、ピロリジン環である第四級アンモニウム塩からなる請求項8に記載の電解質。The electrolyte according to claim 8, wherein the saturated heterocyclic ring formed by bonding together with the nitrogen atom to which R 1 and R 2 are bonded is a quaternary ammonium salt which is a pyrrolidine ring. 及びRが共にメチル基である第四級アンモニウム塩からなる請求項7に記載の電解質。The electrolyte according to claim 7, wherein R 1 and R 2 are quaternary ammonium salts in which both are methyl groups. が、BF 、AlCl 、AlCl 、PF 、AsF 、N(CFSO 、N(CF3CF2SO 、C(CFSO 、N(CFSO)(CFCO)、CFSO 、CHSO 、CHCO 、CFCOO、NO 、CCOO又、CSO 、CF3BF3、C2F5BF3又はIである第四級アンモニウム塩からなる請求項7〜10のいずれかに記載の電解質。Wherein X -, BF 4 -, AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 -, PF 6 -, AsF 6 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, N (CF 3CF2 SO 2) 2 -, C (CF 3 SO 2) 3 -, N ( CF 3 SO 2) (CF 3 CO) -, CF 3 SO 3 -, CH 3 SO 3 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 COO -, NO 3 -, C 6 H 5 COO - also, C 6 H 5 SO 3 - , CF3BF3 -, C2F5BF3 - or I - a is electrolyte according to any one of claims 7 to 10 comprising a quaternary ammonium salt. が、BF 又はN(CFSO である第四級アンモニウム塩からなる請求項11に記載の電解質。The electrolyte according to claim 11, wherein X is a quaternary ammonium salt which is BF 4 or N (CF 3 SO 2 ) 2 . 請求項7〜12のいずれかに記載の電解質の1種又は2種以上を含有する電解液。   The electrolyte solution containing the 1 type (s) or 2 or more types of the electrolyte in any one of Claims 7-12. 請求項7〜12のいずれかに記載の電解質のうち少なくとも1種と、有機溶媒とを含んでなる請求項13に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 13, comprising at least one of the electrolytes according to claim 7 and an organic solvent. 有機溶媒が、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ニトリル化合物及びスルホン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項14に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 14, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, nitrile compounds, and sulfone compounds. 有機溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項15に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 15, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate. 請求項13に記載の電解液を含む電気化学デバイス。   An electrochemical device comprising the electrolytic solution according to claim 13. 電気化学デバイスが、電気二重層キャパシタ又は二次電池である請求項17に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device according to claim 17, wherein the electrochemical device is an electric double layer capacitor or a secondary battery.
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