JPWO2016027785A1 - 双性イオン化合物およびイオン伝導体 - Google Patents
双性イオン化合物およびイオン伝導体 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016027785A1 JPWO2016027785A1 JP2016504812A JP2016504812A JPWO2016027785A1 JP WO2016027785 A1 JPWO2016027785 A1 JP WO2016027785A1 JP 2016504812 A JP2016504812 A JP 2016504812A JP 2016504812 A JP2016504812 A JP 2016504812A JP WO2016027785 A1 JPWO2016027785 A1 JP WO2016027785A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- zwitterionic compound
- compound
- zwitterionic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 51
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 28
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 159000000002 lithium salts Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 propane-1,2-diyl group Chemical group 0.000 description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 9
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Natural products P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 5
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000012442 inert solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 2
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-N tributylphosphine Chemical compound CCCCP(CCCC)CCCC TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RXJKFRMDXUJTEX-UHFFFAOYSA-N triethylphosphine Chemical compound CCP(CC)CC RXJKFRMDXUJTEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 125000004973 1-butenyl group Chemical group C(=CCC)* 0.000 description 1
- 125000001637 1-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C(*)=C([H])C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000006023 1-pentenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004974 2-butenyl group Chemical group C(C=CC)* 0.000 description 1
- 125000001622 2-naphthyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C(*)C([H])=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 3-methyloxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound CC1CCOS1(=O)=O VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 1
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000001995 cyclobutyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000582 cycloheptyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000640 cyclooctyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- QVXQYMZVJNYDNG-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)methylsulfonyl-trifluoromethane Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[C-](S(=O)(=O)C(F)(F)F)S(=O)(=O)C(F)(F)F QVXQYMZVJNYDNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- GTLACDSXYULKMZ-UHFFFAOYSA-N pentafluoroethane Chemical compound FC(F)C(F)(F)F GTLACDSXYULKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- CITYCXHDERIVTC-UHFFFAOYSA-N propane-1-sulfonate tributylazanium Chemical compound CCCS([O-])(=O)=O.CCCC[NH+](CCCC)CCCC CITYCXHDERIVTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003107 substituted aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 1
- IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N tributylamine Chemical compound CCCCN(CCCC)CCCC IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLPUWLXVBWGYMZ-UHFFFAOYSA-N tricyclohexylphosphine Chemical compound C1CCCCC1P(C1CCCCC1)C1CCCCC1 WLPUWLXVBWGYMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHWBYAACHDUFAT-UHFFFAOYSA-N tricyclopentylphosphane Chemical compound C1CCCC1P(C1CCCC1)C1CCCC1 DHWBYAACHDUFAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003258 trimethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- KCTAHLRCZMOTKM-UHFFFAOYSA-N tripropylphosphane Chemical compound CCCP(CCC)CCC KCTAHLRCZMOTKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/54—Quaternary phosphonium compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本発明は、下記式（Ｉ）で示される双性イオン化合物、及びこの双性イオン化合物を含有するイオン伝導体（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、又は置換若しくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基を表し、Ｘは、炭素数２〜５のアルキレン基を表す。）である。本発明によれば、イオン伝導性及び耐熱性に優れる、新規な双性イオン化合物、及びこの双性イオン化合物を含有するイオン伝導体が提供される。
Description
本発明は、イオン伝導性及び耐熱性に優れる、新規な双性イオン化合物、及びこの双性イオン化合物を含有するイオン伝導体に関する。
近年、カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有する双性イオン化合物は、イオン伝導体の材料や各種添加剤等として注目を集めている。
例えば、特許文献１、２には、双性イオン塩とプロトン供与体とからなるプロトン伝導体、及びこのプロトン伝導体からなるプロトン伝導層を有する燃料電池等が記載されている。
特許文献３には、リチウム塩と双性イオン型イオン液体とを含む電解液、及びこの電解液を用いるリチウムイオン二次電池が記載されている。
特許文献４には、帯電防止剤等として用いる双性イオン化合物が記載されている。
特許文献３には、リチウム塩と双性イオン型イオン液体とを含む電解液、及びこの電解液を用いるリチウムイオン二次電池が記載されている。
特許文献４には、帯電防止剤等として用いる双性イオン化合物が記載されている。
上記のように、双性イオン化合物は、燃料電池、リチウム電池等の電気化学デバイスのイオン伝導性部材の材料等として有用である。
しかしながら、従来の双性イオン化合物は、耐熱性に劣る傾向があり、高温時に分解するおそれがあったため、駆動時に非常に高温になるような電気化学デバイスの製造材料としては適してはいなかった。
しかしながら、従来の双性イオン化合物は、耐熱性に劣る傾向があり、高温時に分解するおそれがあったため、駆動時に非常に高温になるような電気化学デバイスの製造材料としては適してはいなかった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、イオン伝導性及び耐熱性に優れる、新規な双性イオン化合物、及びこの双性イオン化合物を含有するイオン伝導体を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、リン原子を含有するカチオン性基及びスルホン酸基を有する双性イオン化合物は、イオン伝導性及び耐熱性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、下記（１）の双性イオン化合物、及び（２）、（３）のイオン伝導体が提供される。
（１）下記式（Ｉ）
（１）下記式（Ｉ）
（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、又は置換若しくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基を表し、Ｘは、炭素数２〜５のアルキレン基を表す。）
で示される双性イオン化合物。
（２）前記（１）に記載の双性イオン化合物と、周期律表第１族又は第２族の金属の塩を含有するイオン伝導体。
（３）前記金属の塩がリチウム塩である（２）に記載のイオン伝導体。
で示される双性イオン化合物。
（２）前記（１）に記載の双性イオン化合物と、周期律表第１族又は第２族の金属の塩を含有するイオン伝導体。
（３）前記金属の塩がリチウム塩である（２）に記載のイオン伝導体。
本発明によれば、イオン伝導性及び耐熱性に優れる、新規な双性イオン化合物、及びこの双性イオン化合物を含有するイオン伝導体が提供される。
以下、本発明を、１）双性イオン化合物、及び、２）イオン伝導体、に項分けして詳細に説明する。
本発明において、双性イオン化合物の「イオン伝導性」とは、輸送されるイオンを含む塩と混合して得られた混合物におけるイオンの移動し易さを意味し、イオン伝導体の「イオン伝導性」とは、イオン伝導体におけるイオンの移動し易さを意味する。
本発明において、双性イオン化合物の「イオン伝導性」とは、輸送されるイオンを含む塩と混合して得られた混合物におけるイオンの移動し易さを意味し、イオン伝導体の「イオン伝導性」とは、イオン伝導体におけるイオンの移動し易さを意味する。
１）双性イオン化合物
本発明の双性イオン化合物は、前記式（Ｉ）で示される化合物である。
本発明の双性イオン化合物は、前記式（Ｉ）で示される化合物である。
式（Ｉ）中、Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、又は置換若しくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基を表す。
Ｒ１のアルキル基の炭素数は、１〜５、好ましくは２〜４である。
Ｒ１のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基等の直鎖アルキル基；イソプロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基等の分岐鎖アルキル基が挙げられる。
Ｒ１のアルキル基の炭素数は、１〜５、好ましくは２〜４である。
Ｒ１のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基等の直鎖アルキル基；イソプロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基等の分岐鎖アルキル基が挙げられる。
Ｒ１のシクロアルキル基の炭素数は、３〜８、好ましくは５〜７である。
Ｒ１のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基が挙げられる。
Ｒ１のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基が挙げられる。
Ｒ１のアルケニル基の炭素数は、２〜１０、好ましくは３〜８である。
Ｒ１のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、１−ペンテニル基等が挙げられる。
Ｒ１のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、１−ペンテニル基等が挙げられる。
Ｒ１のアリール基の炭素数は、６〜２０、好ましくは６〜１０である。
Ｒ１の無置換のアリール基としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
置換アリール基の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数１〜６のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基；等が挙げられる。
これらの中でも、イオン伝導性及び耐熱性に優れることから、Ｒ１は、炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、炭素数２〜４のアルキル基がより好ましい。
Ｒ１の無置換のアリール基としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
置換アリール基の置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数１〜６のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基；等が挙げられる。
これらの中でも、イオン伝導性及び耐熱性に優れることから、Ｒ１は、炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、炭素数２〜４のアルキル基がより好ましい。
式（Ｉ）中、Ｘは、炭素数２〜５のアルキレン基を表す。
Ｘの炭素数２〜５のアルキレン基としては、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等の直鎖状アルキレン基；プロパン−１，２−ジイル基、ブタン−１，３−ジイル基等の分岐鎖状アルキレン基；が挙げられる。
Ｘの炭素数２〜５のアルキレン基としては、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等の直鎖状アルキレン基；プロパン−１，２−ジイル基、ブタン−１，３−ジイル基等の分岐鎖状アルキレン基；が挙げられる。
本発明の双性イオン化合物の製造方法は特に限定されない。例えば、下記式に示すように、双性イオン化合物（ＩＶ）は、対応するホスフィン化合物（ＩＩ）とスルトン化合物（ＩＩＩ）とを反応させることにより得ることができる。
（上記式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は前記と同じ意味を表し、ｎは０、１、２又は３である。）
前記ホスフィン化合物（ＩＩ）としては、トリエチルホスフィン、トリ（ｎ−プロピル）ホスフィン、トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン等のトリアルキルホスフィン；トリシクロペンチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリシクロアルキルホスフィン；が挙げられる。
前記ホスフィン化合物（ＩＩ）としては、トリエチルホスフィン、トリ（ｎ−プロピル）ホスフィン、トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン等のトリアルキルホスフィン；トリシクロペンチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリシクロアルキルホスフィン；が挙げられる。
前記スルトン化合物（ＩＩＩ）としては、１，２−エタンスルトン、１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、２，４−ブタンスルトン、１，５−ペンタンスルトンが挙げられる。
ホスフィン化合物（ＩＩ）やスルトン化合物（ＩＩＩ）は、公知化合物であり、公知の方法で製造し、入手することができる。また、ホスフィン化合物（ＩＩ）やスルトン化合物（ＩＩＩ）として、市販品を用いることもできる。
ホスフィン化合物（ＩＩ）やスルトン化合物（ＩＩＩ）は、公知化合物であり、公知の方法で製造し、入手することができる。また、ホスフィン化合物（ＩＩ）やスルトン化合物（ＩＩＩ）として、市販品を用いることもできる。
ホスフィン化合物（ＩＩ）とスルトン化合物（ＩＩＩ）との反応において、スルトン化合物（ＩＩＩ）の使用量は、ホスフィン化合物（ＩＩ）に対して、好ましくは０．８〜１．２当量、より好ましくは０．９〜１．１当量である。スルトン化合物（ＩＩＩ）の使用量を上記範囲にすることで、未反応物を除去する工程を省略したり、除去にかかる時間を短縮したりすることができる。
ホスフィン化合物（ＩＩ）とスルトン化合物（ＩＩＩ）との反応は、無溶媒で行ってもよいし、不活性溶媒の存在下に行ってもよい。
用いる不活性溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジグライム等のエーテル系溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒；等が挙げられる。
不活性溶媒を用いる場合、その使用量は特に制限されないが、ホスフィン化合物（ＩＩ）１質量部に対して、通常１００質量部以下であることが好ましい。
用いる不活性溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジグライム等のエーテル系溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒；等が挙げられる。
不活性溶媒を用いる場合、その使用量は特に制限されないが、ホスフィン化合物（ＩＩ）１質量部に対して、通常１００質量部以下であることが好ましい。
反応温度は、特に限定されないが、通常、−２０〜２００℃、好ましくは０〜１００℃、より好ましくは１０〜６０℃の範囲である。また、常圧条件下で反応を実施してもよいし、加圧条件下で反応を実施してもよい。
反応時間は、特に限定されないが、通常、１２〜３３６時間、好ましくは２４〜１６８時間である。
反応は酸素による酸化や、空気中の水分によるスルトン化合物（ＩＩＩ）の加水分解による収率の低下を防ぐ観点から、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、ＮＭＲ、ＩＲ等の通常の分析手段により確認することができる。
反応時間は、特に限定されないが、通常、１２〜３３６時間、好ましくは２４〜１６８時間である。
反応は酸素による酸化や、空気中の水分によるスルトン化合物（ＩＩＩ）の加水分解による収率の低下を防ぐ観点から、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、ＮＭＲ、ＩＲ等の通常の分析手段により確認することができる。
反応終了後、得られた双性イオン化合物は、溶剤洗浄、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の公知の精製方法により精製することができる。
本発明の双性イオン化合物は、カチオン性基として前記ホスホニウム基を、アニオン性基としてスルホン酸基（−ＳＯ３ −）を有する。
このような構造を有する本発明の双性イオン化合物は、イオン伝導性及び耐熱性に優れる。
このような構造を有する本発明の双性イオン化合物は、イオン伝導性及び耐熱性に優れる。
本発明の双性イオン化合物のイオン伝導性は、例えば、リチウム塩と混合して得られた混合物のイオン伝導度を測定することにより評価することができる。
例えば、本発明の双性イオン化合物とリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）の混合物（混合割合：双性イオン化合物１モルに対して、ＬｉＴＦＳＩ１モル）の６０℃におけるイオン伝導度は、通常、１０−８〜１０−２Ｓ／ｃｍ、好ましくは１０−７〜１０−２Ｓ／ｃｍ、特に好ましくは１０−６〜１０−２Ｓ／ｃｍである。
例えば、本発明の双性イオン化合物とリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）の混合物（混合割合：双性イオン化合物１モルに対して、ＬｉＴＦＳＩ１モル）の６０℃におけるイオン伝導度は、通常、１０−８〜１０−２Ｓ／ｃｍ、好ましくは１０−７〜１０−２Ｓ／ｃｍ、特に好ましくは１０−６〜１０−２Ｓ／ｃｍである。
本発明の双性イオン化合物の耐熱性は、例えば、熱重量分析を行ったときの重量減少に基いて評価することができる。
例えば、実施例に記載の条件で熱重量分析を行ったときに、重量減少割合が５％に達するときの温度は、通常、３００〜６００℃、好ましくは４００〜５００℃である。
例えば、実施例に記載の条件で熱重量分析を行ったときに、重量減少割合が５％に達するときの温度は、通常、３００〜６００℃、好ましくは４００〜５００℃である。
本発明の双性イオン化合物のガラス転移温度は、特に限定されないが、通常、−１００〜＋１５０℃、好ましくは−８０〜＋５０℃、特に好ましくは−６０〜＋２０℃である。
ガラス転移温度が上記範囲内にある双性イオン化合物を用いることで、イオン伝導性に優れるイオン伝導体を効率よく得ることができる。
ガラス転移温度が上記範囲内にある双性イオン化合物を用いることで、イオン伝導性に優れるイオン伝導体を効率よく得ることができる。
本発明の双性イオン化合物の融点は、特に限定されないが、通常、０〜２５０℃、好ましくは２０〜２００℃である。融点が上記範囲内にある双性イオン化合物を用いることで、双性イオン化合物が結晶化し難いイオン伝導体を効率よく得ることができる。
これらの特性を有することから、本発明の双性イオン化合物は、燃料電池のプロトン伝導体、リチウムイオン二次電池のリチウムイオン伝導体、帯電防止剤、分散剤等として、好適に用いることができる。
２）イオン伝導体
本発明のイオン伝導体は、本発明の双性イオン化合物と、周期律表第１族又は第２族の金属の塩を含有する。
イオン伝導体は、その内部を、これら金属の塩由来の金属イオンが比較的自由に移動可能な物質である。
本発明のイオン伝導体は、本発明の双性イオン化合物と、周期律表第１族又は第２族の金属の塩を含有する。
イオン伝導体は、その内部を、これら金属の塩由来の金属イオンが比較的自由に移動可能な物質である。
前記金属の塩を構成する金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン；マグネシウムイオン；カルシウムイオン、ストロンチウムイオン等のアルカリ土類金属イオン；が挙げられる。
前記金属の塩を構成する陰イオンとしては、ビス（フルオロメタンスルホニル）イミドイオン、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドイオン、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドイオン、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチドイオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラシアノボレートイオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン等が挙げられる。
前記金属の塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩が好ましく、リチウム塩がより好ましい。
リチウム塩としては、リチウムビス（フルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＨ２Ｆ）２）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２）、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、リチウムテトラフルオロボレート（ＬｉＢＦ４）、リチウムテトラシアノボレート（ＬｉＢ（ＣＮ）４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）等が挙げられる。
本発明において、周期律表第１族又は第２族の金属の塩は、一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
リチウム塩としては、リチウムビス（フルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＨ２Ｆ）２）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２）、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、リチウムテトラフルオロボレート（ＬｉＢＦ４）、リチウムテトラシアノボレート（ＬｉＢ（ＣＮ）４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）等が挙げられる。
本発明において、周期律表第１族又は第２族の金属の塩は、一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
イオン伝導体中の前記金属の塩の含有量は、双性イオン化合物１モルに対して、通常、０．１〜１００モル、好ましくは０．５〜３０モルである。
本発明のイオン伝導体の６０℃におけるイオン伝導度は、通常、１０−８〜１０−２Ｓ／ｃｍ、好ましくは１０−６〜１０−２Ｓ／ｃｍである。
本発明のイオン伝導体のガラス転移温度は、通常、−１００〜＋５０℃、好ましくは−９０〜＋３０℃である。
本発明のイオン伝導体の６０℃におけるイオン伝導度は、通常、１０−８〜１０−２Ｓ／ｃｍ、好ましくは１０−６〜１０−２Ｓ／ｃｍである。
本発明のイオン伝導体のガラス転移温度は、通常、−１００〜＋５０℃、好ましくは−９０〜＋３０℃である。
本発明のイオン伝導体は、各種電気化学デバイスの電解質層や電極中の成分として用いることができる。
なかでも、リチウム塩を含有するリチウムイオン伝導体は、リチウムイオン二次電池の電解質層や電極中の成分として好ましく用いられる。
本発明のイオン伝導体は、本発明の双性イオン化合物を含有するものであり、イオン伝導性及び耐熱性に優れる。したがって、本発明のイオン伝導体を用いることで、安全性の高い電気化学デバイスを得ることができる。
なかでも、リチウム塩を含有するリチウムイオン伝導体は、リチウムイオン二次電池の電解質層や電極中の成分として好ましく用いられる。
本発明のイオン伝導体は、本発明の双性イオン化合物を含有するものであり、イオン伝導性及び耐熱性に優れる。したがって、本発明のイオン伝導体を用いることで、安全性の高い電気化学デバイスを得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例になんら限定されるものではない。
各例中の部及び％は、特に断りのない限り、質量基準である。
各例中の部及び％は、特に断りのない限り、質量基準である。
〔実施例１〕
滴下漏斗を備えた二口ナスフラスコに、窒素雰囲気下、トリブチルホスフィン６．０ｇ（２９．７ｍｍｏｌ）、及びクロロホルム１０ｍｌを入れ、内容物を攪拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン３．６ｇ（２９．７ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、全容を４０℃で１６８時間撹拌した。
反応終了後、反応液から溶媒を減圧留去し、残留物を酢酸エチルで洗浄し、乾燥することで無色結晶を得た（収量：８．８ｇ、収率９１．０％）。
滴下漏斗を備えた二口ナスフラスコに、窒素雰囲気下、トリブチルホスフィン６．０ｇ（２９．７ｍｍｏｌ）、及びクロロホルム１０ｍｌを入れ、内容物を攪拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン３．６ｇ（２９．７ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、全容を４０℃で１６８時間撹拌した。
反応終了後、反応液から溶媒を減圧留去し、残留物を酢酸エチルで洗浄し、乾燥することで無色結晶を得た（収量：８．８ｇ、収率９１．０％）。
得られた無色結晶の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルデータを下記に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝０．９６−０．９８（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ、９Ｈ），１．５（ｍ，１２Ｈ），２．０４−２．１２（ｓｅｘｔ，Ｊ＝８．６Ｈｚ，２Ｈ），２．２３（ｍ，６Ｈ），２．６６（ｍ，６Ｈ），２．９１−２．９３（ｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ）
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝０．９６−０．９８（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ、９Ｈ），１．５（ｍ，１２Ｈ），２．０４−２．１２（ｓｅｘｔ，Ｊ＝８．６Ｈｚ，２Ｈ），２．２３（ｍ，６Ｈ），２．６６（ｍ，６Ｈ），２．９１−２．９３（ｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ）
〔実施例２〕
滴下漏斗を備えた二口ナスフラスコに、窒素雰囲気下、トリエチルホスフィン／ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液（濃度１ｍｏｌ／ｌ）５０ｍｌ、及びクロロホルム２０ｍｌを入れ、内容物を攪拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン６．１ｇ（５０ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、全容を４０℃で１６８時間撹拌した。
反応終了後、析出物をろ取し、これを酢酸エチルで洗浄し、乾燥することで無色結晶（収量：１１．１ｇ、収率９２．５％）を得た。
滴下漏斗を備えた二口ナスフラスコに、窒素雰囲気下、トリエチルホスフィン／ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶液（濃度１ｍｏｌ／ｌ）５０ｍｌ、及びクロロホルム２０ｍｌを入れ、内容物を攪拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン６．１ｇ（５０ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、全容を４０℃で１６８時間撹拌した。
反応終了後、析出物をろ取し、これを酢酸エチルで洗浄し、乾燥することで無色結晶（収量：１１．１ｇ、収率９２．５％）を得た。
得られた無色結晶の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルデータを下記に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（Ｄ２Ｏ，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝１．１８−１．２４（ｍ，９Ｈ），２．０１（ｍ，２Ｈ），２．１９−２．２６（ｍ，６Ｈ）、２．３７（ｍ，２Ｈ）、３．０１−３．０４（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ、２Ｈ）
１Ｈ−ＮＭＲ（Ｄ２Ｏ，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝１．１８−１．２４（ｍ，９Ｈ），２．０１（ｍ，２Ｈ），２．１９−２．２６（ｍ，６Ｈ）、２．３７（ｍ，２Ｈ）、３．０１−３．０４（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ、２Ｈ）
〔比較例１〕
冷却管、滴下漏斗を備えた三口フラスコに、トリブチルアミン２ｇ（１０．８ｍｍｏｌ）、アセトン５ｍｌを入れ、内容物を撹拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン１．３２ｇ（１０．８ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、４８時間還流を行った。
反応終了後、沈殿物をろ取し、得られた沈殿物をアセトンで洗浄することにより、目的物であるトリブチルアンモニウムプロパンスルホネートを得た（収量：１．２３ｇ、収率３７．０％）。
冷却管、滴下漏斗を備えた三口フラスコに、トリブチルアミン２ｇ（１０．８ｍｍｏｌ）、アセトン５ｍｌを入れ、内容物を撹拌しながら、２５℃で、１，３−プロパンスルトン１．３２ｇ（１０．８ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加し、添加終了後、４８時間還流を行った。
反応終了後、沈殿物をろ取し、得られた沈殿物をアセトンで洗浄することにより、目的物であるトリブチルアンモニウムプロパンスルホネートを得た（収量：１．２３ｇ、収率３７．０％）。
得られた無色結晶の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルデータを下記に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（Ｄ２Ｏ，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝０．９０−０．９３（ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ、９Ｈ），１．３０−１．３７（ｓｅｘｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ，６Ｈ）１．６０−１．６７（ｍ、６Ｈ）２．０７−２．１４（ｍ，２Ｈ），２．９１−２．９３（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ，２Ｈ）、３．１９−３．２２（ｍ，６Ｈ）、３．３４−３．３７（ｍ，２Ｈ）
１Ｈ−ＮＭＲ（Ｄ２Ｏ，５００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝０．９０−０．９３（ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ、９Ｈ），１．３０−１．３７（ｓｅｘｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ，６Ｈ）１．６０−１．６７（ｍ、６Ｈ）２．０７−２．１４（ｍ，２Ｈ），２．９１−２．９３（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ，２Ｈ）、３．１９−３．２２（ｍ，６Ｈ）、３．３４−３．３７（ｍ，２Ｈ）
実施例１〜２及び比較例１で得た双性イオン化合物について、それぞれ以下の測定を行った。
（示差走査熱量分析）
示差走査熱量分析装置（ＳＩＩナノテクノロジー社製、ＤＳＣ７０２０）を用いて、Ｎ２ガス流量が４０ｍｌ／分、昇温速度が１０℃／分の条件で、実施例及び比較例で得た双性イオン化合物を−１００℃から＋２５０℃まで昇温させ、ガラス転移温度及び融点を測定した。結果を第１表に示す。
示差走査熱量分析装置（ＳＩＩナノテクノロジー社製、ＤＳＣ７０２０）を用いて、Ｎ２ガス流量が４０ｍｌ／分、昇温速度が１０℃／分の条件で、実施例及び比較例で得た双性イオン化合物を−１００℃から＋２５０℃まで昇温させ、ガラス転移温度及び融点を測定した。結果を第１表に示す。
（熱重量分析）
熱重量分析装置（島津製作所社製、ＤＴＧ−６０）を用いて、Ｎ２ガス流量が１００ｍｌ／分、昇温速度が１０℃／分の条件で、実施例及び比較例で得た双性イオン化合物を２５℃から６００℃まで昇温させた。重量減少割合が５％に達したときの温度を第１表に示す。
熱重量分析装置（島津製作所社製、ＤＴＧ−６０）を用いて、Ｎ２ガス流量が１００ｍｌ／分、昇温速度が１０℃／分の条件で、実施例及び比較例で得た双性イオン化合物を２５℃から６００℃まで昇温させた。重量減少割合が５％に達したときの温度を第１表に示す。
（イオン伝導度測定）
実施例及び比較例で得た双性イオン化合物と、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１：１（モル比）の配合でメタノールに溶解させた。得られた溶液から、エバポレータによりメタノールを留去後、残留物を、減圧下、１２０℃で２４時間乾燥して、リチウムイオン伝導体を得た。
白金電極板に、直径８ｍｍの穴の開いた３００μｍ厚のポリテトラフルオロエチレン製スペーサーを２液硬化型エポキシ樹脂で接着した。次いで、この穴の中に、リチウムイオン伝導体をそれぞれ充填した後、前記ポリテトラフルオロエチレン製スペーサーの上に、もう一枚の白金電極板を重ねることで、白金電極板／リチウムイオン伝導体／白金電極板、の層構造を有する測定用試料を得た。
得られた測定用試料を、東洋システム社製電池評価用セルに組み込み、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製インピーダンスアナライザー１２６０を用いて、温度：６０℃（無加湿条件）、測定周波数：５〜１ＭＨｚ、印加電圧：１００ｍＶの条件でインピーダンスを測定した。恒温槽にはエスペック社製ＳＨ−２４１を用いた。
実施例及び比較例で得た双性イオン化合物と、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１：１（モル比）の配合でメタノールに溶解させた。得られた溶液から、エバポレータによりメタノールを留去後、残留物を、減圧下、１２０℃で２４時間乾燥して、リチウムイオン伝導体を得た。
白金電極板に、直径８ｍｍの穴の開いた３００μｍ厚のポリテトラフルオロエチレン製スペーサーを２液硬化型エポキシ樹脂で接着した。次いで、この穴の中に、リチウムイオン伝導体をそれぞれ充填した後、前記ポリテトラフルオロエチレン製スペーサーの上に、もう一枚の白金電極板を重ねることで、白金電極板／リチウムイオン伝導体／白金電極板、の層構造を有する測定用試料を得た。
得られた測定用試料を、東洋システム社製電池評価用セルに組み込み、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製インピーダンスアナライザー１２６０を用いて、温度：６０℃（無加湿条件）、測定周波数：５〜１ＭＨｚ、印加電圧：１００ｍＶの条件でインピーダンスを測定した。恒温槽にはエスペック社製ＳＨ−２４１を用いた。
上記測定により得られた抵抗値を用いて、下記式からイオン伝導度を算出した。
結果を第１表に示す。
結果を第１表に示す。
σ：イオン伝導度（Ｓ／ｃｍ）、ｄ：電極間距離（ｃｍ）、Ｒ：抵抗（Ω）、Ｓ：断面積（ｃｍ２）
第１表から、以下のことがわかる。
実施例１、２の双性イオン化合物は、重量減少割合が５％に達したときの温度が高く、耐熱性に優れる。
また、実施例１、２の双性イオン化合物を用いて得られたイオン伝導体は、イオン伝導度が高い。
実施例１、２の双性イオン化合物は、重量減少割合が５％に達したときの温度が高く、耐熱性に優れる。
また、実施例１、２の双性イオン化合物を用いて得られたイオン伝導体は、イオン伝導度が高い。
Claims (3)
- 下記式（Ｉ）
で示される双性イオン化合物。 - 請求項１に記載の双性イオン化合物と、周期律表第１族又は第２族の金属の塩を含有するイオン伝導体。
- 前記金属の塩がリチウム塩である請求項２に記載のイオン伝導体。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014169929 | 2014-08-22 | ||
| JP2014169929 | 2014-08-22 | ||
| PCT/JP2015/073052 WO2016027785A1 (ja) | 2014-08-22 | 2015-08-17 | 双性イオン化合物およびイオン伝導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP6010252B2 JP6010252B2 (ja) | 2016-10-19 |
| JPWO2016027785A1 true JPWO2016027785A1 (ja) | 2017-04-27 |
Family
ID=55350729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016504812A Active JP6010252B2 (ja) | 2014-08-22 | 2015-08-17 | 双性イオン化合物およびイオン伝導体 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6010252B2 (ja) |
| KR (1) | KR20170047228A (ja) |
| CN (1) | CN106604925A (ja) |
| TW (1) | TW201607954A (ja) |
| WO (1) | WO2016027785A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115304518B (zh) * | 2022-08-03 | 2023-10-31 | 苏州旭珀禾科技有限公司 | 一种具有生物相容性的两性离子化合物及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2828332A (en) * | 1955-08-23 | 1958-03-25 | Monsanto Chemicals | Phosphonium compounds |
| DE69201572T2 (de) * | 1991-01-11 | 1995-12-21 | Millipore Corp | Verfahren zum Durchführen hochwirksamer Abscheidungen durch kapillare Elektrophorese. |
| AU2004240178A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-09 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Zwitterionic additives for electrochemical devices |
| CN101574667B (zh) * | 2009-06-08 | 2011-04-13 | 南京工业大学 | 一种固体酸催化剂及其制备和在酯化反应中的应用 |
| JP5462747B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-04-02 | 積水化学工業株式会社 | リチウムイオン伝導性材料、リチウムイオン伝導性電解質膜、リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体及びリチウムイオンポリマー電池 |
| TW201609957A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-16 | Lintec Corp | 電解質組合物、二次電池以及二次電池之使用方法 |
| CN104926664B (zh) * | 2015-06-18 | 2016-08-17 | 广西科茂林化有限公司 | 一类基于脱氢松香基的化合物及其制备方法与应用 |
-
2015
- 2015-08-14 TW TW104126495A patent/TW201607954A/zh unknown
- 2015-08-17 CN CN201580044874.XA patent/CN106604925A/zh active Pending
- 2015-08-17 JP JP2016504812A patent/JP6010252B2/ja active Active
- 2015-08-17 KR KR1020177003918A patent/KR20170047228A/ko unknown
- 2015-08-17 WO PCT/JP2015/073052 patent/WO2016027785A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016027785A1 (ja) | 2016-02-25 |
| KR20170047228A (ko) | 2017-05-04 |
| CN106604925A (zh) | 2017-04-26 |
| TW201607954A (zh) | 2016-03-01 |
| JP6010252B2 (ja) | 2016-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7107999B2 (ja) | 官能化シラン及び電解質組成物及びこれらを含む電気化学デバイス | |
| WO2015199100A1 (ja) | 双性イオン化合物およびイオン伝導体 | |
| KR101650207B1 (ko) | 반응성 이온성 액체 | |
| Han et al. | Ionic liquid electrolytes based on multi-methoxyethyl substituted ammoniums and perfluorinated sulfonimides: Preparation, characterization, and properties | |
| KR102617501B1 (ko) | 전해질 조성물, 이차 전지, 및 이차 전지의 사용 방법 | |
| JP5339542B2 (ja) | イオン液体 | |
| US20110244313A1 (en) | Fluorinated Cyclic Carbonates and Compositions Thereof | |
| US11557788B2 (en) | Preparation of ionic liquids based on boron clusters | |
| CN112062715B (zh) | 一种新型三氟甲磺酰胺类锂盐及其制备方法与应用 | |
| Pohl et al. | Nitrile functionalized disiloxanes with dissolved LiTFSI as lithium ion electrolytes with high thermal and electrochemical stability | |
| US20120323036A1 (en) | Multifunctional sulfone/fluorinated ester solvents | |
| WO2015150390A1 (en) | Use of reactive ionic liquids as additives for electrolytes in secondary lithium ion batteries | |
| US8026394B2 (en) | Lithium salt and method for producing thereof | |
| WO2010047257A1 (ja) | スルホン化合物 | |
| JP6010252B2 (ja) | 双性イオン化合物およびイオン伝導体 | |
| US20200165197A1 (en) | Sulfonamide macromolecules useful as single-ion conducting polymer electrolyte | |
| JP5832315B2 (ja) | 電解液用溶媒、および電気化学デバイス用電解液 | |
| WO2015151977A1 (ja) | 双性イオン化合物およびイオン伝導体 | |
| JP5703009B2 (ja) | スルホン化合物、スルホン化合物の製造方法、および電気化学デバイス用電解液 | |
| US11613520B2 (en) | Electrolytes for electrochemical generator | |
| KR100879363B1 (ko) | 에스터기가 치환된 이미다졸륨계 양쪽성 이온 및 그를포함하는 리튬 이차전지용 전해질 조성물 | |
| KR20190086148A (ko) | 피롤리디늄 양이온을 이용한 오늄염 화합물을 포함하는 고체전해질 합성용 용매 및 이를 이용한 고체전해질의 합성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160809 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160913 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160915 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6010252 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |