KR100590371B1 - 이온성 액체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기화학 전지용 및 유기 합성용 이온성 액체에 관한 것이다.

Description

이온성 액체{IONIC LIQUIDS}
본 발명은 전기화학 전지 및 유기 합성에 사용하기 위한 이온성 액체에 관한 것이다.
용매가 없는 이온성 액체 또는 "실온에서 용융되는 염"은 미국 특허 제 2,446,331 호에 맨 처음으로 기술되었다. 이들 강한 루이스산의 문제점은 대기 수분과의 접촉시 독성 기체를 형성하는 것이다.
AlCl3 및 1-에틸-3-메틸이미다졸륨(EMI) 클로라이드를 포함하는 화합물은 오랫동안 연구되어 왔다. 윌크스(Wilkes) 및 자워로트코(Zaworotko)는 1992년에 문헌[J. Chem. Soc., Chem. Commun., p.965]에서 용매가 없는 신규한 이온성 액체인 EMI BF4 및 EMI O2CCH3을 소개하였다. 그러나, 이들 화합물은 BF4 - 및 CH3CO2 - 음이온이 비교적 낮은 포텐셜에서도 산화되기 때문에 전기화학 전지의 전해질용으로는 부적합하다.
국제 공개 공보 제 WO98/07729 호는 신규한 부류의 전도성 염인 리튬 보레이트 착체를 기술하고 있다. 이들 화합물은 사이클링 시험에서 특히 우수한 결과를 나타내고 특히 안정한 것으로 밝혀졌다. 보레이트 염은 고체 상태로 존재하므로 비교적 낮은 전도성을 갖는다.
미국 특허 제 5,827,602 호는 전기화학 전지에서의 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄, 피라지늄, 이미다졸륨, 피라졸륨, 티아졸륨, 옥사졸륨 및 트리아졸륨 염으로 구성된 군으로부터 선택된 이온성 액체의 용도를 기술하고 있다. 이들 이온성 액체는 우수한 전도성으로 인해 이 용도에 특히 적합하다. 결정적인 단점은 원료, 특히 음이온의 합성에 많은 비용이 드는데 있다.
본 발명의 목적은 큰 액체 범위, 높은 열 안정성 및 낮은 부식성을 갖고 합성 비용이 덜 드는 음이온를 함유하는 이온성 액체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 목적은 하기 화학식 1의 이온성 액체에 의해 달성된다:
K+A-
상기 화학식 1에서,
K+는
Figure 112001012713616-pat00001
로 구성된 군으로부터 선택된 양이온이고,
R1 내지 R6은 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께 H 또는 할로겐이거나, 추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(CnF(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 알킬 라디칼(C1 내지 C8)이고,
A-는 하기 화학식 2로 구성된 군으로부터 선택된 음이온이다.
[B(OR1)n(OR2)m(OR3)o(OR4) p]-
상기 화학식 2에서,
0≤n, m, o, p≤4이고,
m+n+o+p는 4이고,
R1 내지 R4는 상이하거나 이중 2개씩 동일하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께
치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 페난트레닐로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이거나,
치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 헤테로환식 고리이거나,
추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(CnF(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 알킬 라디칼(C1 내지 C8)이거나, 또는
OR1 내지 OR4는 개별적으로 또는 함께 추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF (2n+1- x)Hx)2, O(CnF(2n+1-x)Hx), SO2(C nF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 방향족 또는 지방족 카복실, 디카복실, 옥시설포닐 또는 옥시카보닐 라디칼이다.
이들 이온성 액체는 유기 합성에서의 용매로서 뿐만 아니라 전기화학 전지에 사용하기에도 적합하다. 또한, 이들 이온성 액체는 화학 반응의 촉매작용에 사용하기에 적합하다. 또한, 이들은 고반응성 화학물질에 대한 불활성 용매로서 사용될 수 있다. 추가의 영역은 수압 액체(hydraulic liquid)로서의 용도이다.
본 발명에 따른 화합물은 소수성으로 밝혀졌다. 더구나, 무수 합성은 원하지 않는 물의 시스템 내로의 도입을 최소화한다.
놀랍게도, 본 이온성 액체는 전기화학 전지에 일반적으로 사용되는 알루미늄 전류 집전기를 부식시키지 않고 그 대신 패시베이팅시키는 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 사이클 안정성을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 이온성 액체의 사용을 통한 시스템의 개선된 안정성이 관찰되었다.
저점도의 용매를 첨가하면 전도성이 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 높은 전도성과 함께 낮은 점도는 전기화학 전지에 사용하기 위한 필요조건이다. 본 발명에 따른 화합물은 큰 액체 범위를 가져서 이들을 이러한 용도에 특히 적합하게 한다.
이중층 커패시터에 사용하기 위한 필요조건은 높은 전도성이다. 본 발명에 따른 화합물은 이 기준을 만족시킨다. 본 발명에 따른 화합물은 전기화학 전지에서, 화학 반응의 촉매작용을 위해 또는 수압 유체로서 단독으로 또는 다른 용매 또는 전도성 염과의 혼합물로 사용될 수 있다. 적합한 용매는 유기 카보네이트(예를 들면, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 이들의 유도체, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트 등), 유기 카복실산 에스테르(예를 들면, γ-부티로락톤, 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트 등), 유기 카복실산 아미드(예를 들면, 디메틸포름아미드, 메틸포름아미드, 포름아미드 등), 유기 에테르(예를 들면, 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란, 테트라하이드로푸란 유도체, 1,3-디옥솔란, 디옥산, 디옥솔란 유도체 등) 또는 다른 비양성자성 용매(예를 들면, 아세토니트릴, 설폴란, 디메틸 설폭사이드, 니트로메탄, 인산 트리에스테르, 트리메톡시메탄, 3-메틸-2-옥사졸리디논 등)로 구성된 군으로부터 선택된 것들이다. 또한, 예를 들면 에틸렌 카보네이트/디메틸 카보네이트(EC/DMC)와 같은 용매 혼합물도 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 통상적인 전도성 염을 갖는 전해질에 사용될 수 있다. 적합한 전해질의 예는 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 전도성 염을 갖는 것들이다. 상기 전해질은 또한 수함량을 감소시키기 위해 유기 이소시아네이트(독일 특허 제 199 44 603 호)를 포함할 수도 있다.
a) 클로로설폰산을 적합한 용매 중의 3-, 4-, 5- 또는 6-치환된 페놀에 첨가하고,
b) a)로부터의 중간체를 클로로트리메틸실란과 반응시키고 반응 혼합물을 여과시킨 후 분별 증류시키고,
c) b)로부터의 중간체를 적합한 용매에서 리튬 테트라메톡시보레이트(1-)와 반응시키고 최종 생성물을 이로부터 분리시키는 방법(독일 특허 제 199 32 317 호)에 의해 제조된 하기 화학식 3의 리튬 착체도 또한 전해질에 존재할 수 있다:
Figure 112001012713616-pat00002
상기 식에서,
R1 및 R2는 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께 치환되지 않거나 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일 내지 육치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 페난트레닐로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이거나,
각각, 개별적으로 또는 함께 치환되지 않거나 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일 내지 사치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 헤테로환식 고리이거나,
각각, 개별적으로 또는 함께 치환되지 않거나 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일 내지 사치환될 수 있는 하이드록시벤조카복실, 하이드록시나프탈렌카복실, 하이드록시벤조설포닐 및 하이드록시나프탈렌설포닐로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이고,
R3 내지 R6은 각각, 개별적으로 또는 이중 2개씩 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합될 수 있고, 1) 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br) 또는 2) 치환되지 않거나 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일 내지 육치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 페난트레닐, 및 치환되지 않거나 알킬기(C1 내지 C6), 알콕시기(C1 내지 C6) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일 내지 사치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이다.
삭제
전해질은 또한 하기 화학식 4의 화합물(독일 특허 제 199 41 566 호)을 포함할 수 있다:
[([R1(CR2R3)k]lAx)yKt] + -N(CF3)2
Kt는 N, P, As, Sb, S 또는 Se이고,
A는 N, P, P(O), O, S, S(O), SO2, As, As(O), Sb 또는 Sb(O)이고,
R1, R2 및 R3은 동일하거나 상이하고, H, 할로겐, 치환되고/되거나 치환되지 않은 알킬(CnH2n+1), 하나 이상의 이중 결합을 갖는 탄소수 1 내지 18의 치환되고/되거나 치환되지 않은 알케닐, 하나 이상의 삼중 결합을 갖는 탄소수 1 내지 18의 치환되고/되거나 치환되지 않은 알키닐, 치환되고/되거나 치환되지 않은 사이클로알킬(CmH2m-1), 일 또는 다치환되고/되거나 치환되지 않은 페닐 또는 치환되고/되거나 치환되지 않은 헤테로아릴이고,
A는 여러 위치에서 R1, R2 및/또는 R3에 포함될 수 있고,
Kt는 환식 또는 헤테로환식 고리에 포함될 수 있고,
Kt에 결합된 기는 동일하거나 상이할 수 있고,
n은 1 내지 18이고,
m은 3 내지 7이고,
k는 0 또는 1 내지 6이고,
l은 x가 1인 경우 1 또는 2이고 x가 0인 경우 1이고,
x는 0 또는 1이고,
y는 1 내지 4이다.
이들 화합물의 제조방법은 D+-N(CF3)2(식중, D+는 알칼리 금속으로 구성된 군으로부터 선택된다)의 알칼리 금속 염을 극성 유기 용매에서 [([R1(CR2R3)k]lAx)yKt]+ -E(식중, Kt, A, R1, R2, R3, k, l, x 및 y는 상기 정의된 바와 같고, -E는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, ClO4 -, AsF6 -, SbF6 - 또는 PF6 -이다)의 염과 반응시키는 것을 특징으로 한다.
그러나, 부분적으로 또는 과불소화된 알킬설포닐 플루오라이드를 유기 용매 중의 디메틸아민, 및 상응하는 붕소 또는 인 루이스산/용매 부가물을 리튬 또는 테트라알킬암모늄 이미드, 메타나이드 또는 트리플레이트와 반응시켜 제조된 하기 화학식 6의 착염과 반응시켜 제조된 하기 화학식 5의 화합물(독일 특허 제 199 53 638 호)을 포함하는 전해질도 또한 사용할 수 있다:
X-(CYZ)m-SO2N(CR1R2R3)2
상기 식에서,
X는 H, F, Cl, CnF2n+1, CnF2n-1 또는 (SO2)k N(CR1R2R3)2이고,
Y는 H, F 또는 Cl이고,
Z는 H, F 또는 Cl이고,
R1, R2 및 R3은 H 및/또는 알킬, 플루오로알킬 또는 사이클로알킬이고,
m은 0 내지 9이고, X가 H인 경우 m은 0이 아니고,
n은 1 내지 9이고,
k는 m이 0인 경우 0이고 m이 1 내지 9인 경우 1이다.
Figure 112004006075769-pat00007
상기 식에서,
x 및 y는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
Mx+는 금속 이온이고,
E는 BR1R2R3, AlR1R2R3, PR1R2R3R4R5, AsR1R2R3R4R5 및 VR1R2R3R4R5로 구성된 군으로부터 선택된 루이스산이고,
R1 내지 R5는 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께
할로겐(F, Cl 또는 Br),
F, Cl 또는 Br에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 알킬 또는 알콕시 라디칼(C1 내지 C8),
치환되지 않거나 알킬(C1 내지 C8) 또는 F, Cl 또는 Br에 의해 일 내지 육치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 페난트레닐로 구성된 군으로부터 선택된, 선택적으로 산소를 통해 결합된 방향족 고리, 또는
치환되지 않거나 알킬(C1 내지 C8) 또는 F, Cl 또는 Br에 의해 일 내지 사치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된, 선택적으로 산소를 통해 결합된 방향족 헤테로환식 고리이고,
Z는 OR6, NR6R7, NR6R7R8, CR6 R7R8, OSO2R6, N(SO2R6)(SO2 R7), C(SO2R6)(SO2R7)(SO2R8 ) 또는 OCOR6이고,
R6 내지 R8은 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께 수소이거나 R1 내지 R5에 대해 정의된 바와 같다.
하기 화학식 7의 보레이트 염(독일 특허 제 199 59 722 호)도 또한 존재할 수 있다. 이들 보레이트 염은 리튬 테트라알콕시보레이트, 또는 리튬 알콕사이드와 보레이트의 1:1 혼합물을 비양성자성 용매에서 적합한 하이드록실 또는 카복실 화합물과 2:1 또는 4:1의 비로 반응시켜 제조된다.
Figure 112001012713616-pat00003
상기 식에서,
M은 금속 이온 또는 테트라알킬암모늄 이온이고,
x 및 y는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
R1 내지 R4는 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합된 알콕시 또는 카복실 라디칼(C1-C8)이다.
본 발명에 따른 화합물은 또한 하기 화학식 8의 리튬 플루오로알킬포스페이트(독일 특허 제 100 089 55 호)를 포함하는 전해질에 사용될 수도 있다. 하기 화학식 8의 리튬 플루오로알킬포스페이트의 제조방법은 화학식 HmP(CnH2n+1)3-m, OP(CnH2n+1)3, ClmP(CnH2n+1)3-m, FmP(CnH2n+1)3-m, CloP(CnH2n+1)5-o, FoP(CnH2n+1)5-o(식중, 0≤m≤2이고, 3≤n≤8이고, 0≤o≤4이다)의 1종 이상의 화합물을 불화 수소에서 전기분해에 의해 불소화하고, 생성된 불소화 생성물의 혼합물을 추출, 상분리 및/또는 증류에 의해 분리하고, 생성된 불소화 알킬-포스포란을 수분을 배제하면서 비양성자성 용매 혼합물에서 불화 리튬과 반응시키고, 생성된 염을 통상적인 방법에 의해 정제하고 분리시키는 것을 특징으로 한다.
Li+[PFx(CyF2y+1-zHz)6-x]-
상기 식에서,
1≤x≤5이고,
3≤y≤8이고,
0≤z≤2y+1이고,
리간드 (CyF2y+1-zHz)는 동일하거나 상이하고,
Li+[PFa(CHbFc(CF3)d)e]-(식중, a는 2 내지 5의 정수이고, b는 0 또는 1이고, c는 0 또는 1이고, d는 2이고, e는 1 내지 4의 정수이고, 단 b 및 c는 동시에 각각 0이 아니고, a+e는 6이고, 리간드 (CHbFc(CF3)d는 동일하거나 상이할 수 있다)의 화합물은 제외된다.
본 발명에 따른 화합물은 Sb, Bi, Cd, In, Pb, Ga, 주석 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 피복 금속 코어로 구성된 양극 물질(독일 특허 제 100 16 024 호)을 함유하는 전기화학 전지용 전해질에 사용될 수 있다. 이 양극 물질의 제조방법은
a) 우로트로핀 중의 금속 또는 합금 코어의 현탁액 또는 졸을 제조하고,
b) 현탁액을 C5-C12 탄화수소로 유화시키고,
c) 유화액을 금속 또는 합금 코어상에 침전시키고,
d) 금속 수산화물 또는 옥시하이드라이드를 시스템의 열 처리에 의해 상응하는 산화물로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화합물은 또한 일반적인 리튬 개재 및 삽입 화합물로 제조된 음극 뿐만 아니라, 입자를 유기 용매에 현탁시키고 가수분해성 금속 화합물의 용액 및 가수분해 용액을 첨가하고 이어서 여과시키고 건조시키고 선택적으로 피복 입자를 하소시킴으로써 1종 이상의 금속 산화물로 피복된 리튬 혼합된 산화물 입자(독일 특허 제 199 22 522 호)로 구성된 음극 물질을 갖는 전기화학 전지용 전해질에 사용될 수 있다. 이들은 또한 입자를 용매에 현탁시키고 이어서 피복 입자를 여과시키고 건조시키고 선택적으로 하소시키는 방법에 의해 수득된, 1종 이상의 중합체로 피복된 리튬 혼합된 산화물 입자(독일 특허 제 199 46 066 호)로 구성될 수도 있다. 본 발명에 따른 화합물은 또한 알칼리 금속 화합물 및 금속 산화물의 1종 이상의 피복물을 갖는 리튬 혼합된 산화물 입자(독일 특허 제 100 14 884 호)로 구성된 음극을 갖는 시스템에도 사용될 수 있다. 이들 물질의 제조방법은 입자를 유기 용매에 현탁시키고, 유기 용매에 현탁된 알칼리 금속 염 화합물을 첨가하고, 유기 용매에 용해된 금속 산화물을 첨가하고, 가수분해 용액을 현탁액에 첨가하고, 이어서 피복 입자를 여과시키고 건조시키고 하소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일반적인 예는 아래에 상세하게 설명된다.
하기 화학식 2로 구성된 군으로부터 선택된 음이온을 제조하기 위해서는, 국제 공개 공보 제 WO98/07729 호로부터 공지되어 있는 방법이 사용된다.
화학식 2
[B(OR1)n(OR2)m(OR3)o(OR4) p]-
상기 식에서,
0≤n, m, o, p≤4이고,
m+n+o+p는 4이고,
R1 내지 R4는 상이하거나 이중 2개씩 동일하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께
치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 페난트레닐로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이거나,
치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 헤테로환식 고리이거나,
추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(Cn F(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 알킬 라디칼(C1 내지 C8)이거나,
추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(Cn F(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 방향족 또는 지방족 카복실, 디카복실 또는 하이드록시카보닐 라디칼이다.
Figure 112004006075769-pat00004
로 구성된 군으로부터 선택된 양이온을 제조하기 위해서는, 미국 특허 제 5,827,602 호로부터 공지되어 있는 방법이 사용된다. 출발 물질은 용매의 액체 범위의 온도에서 비양성자성 유기 용매에서 약 0.5 내지 12시간, 바람직하게는 1 내지 4시간 동안 반응시킨다.
부산물을 제거하기 위해, 혼합물은 부산물이 LiCl인 경우 -30℃까지, 예를 들면 -10℃ 내지 -20℃까지 냉각되고, 침전된 부산물은 여과되고, 바람직하게는 진공에 의해 여과된다.
용매/생성물 혼합물이 전해질에 직접 사용될 수 있다. 필요에 따라, 용매는 또한 증류될 수 있고, 생성물은 건조된다.
하기 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하고자 할 뿐 제한하고자 함은 아니다.
실시예
실시예 1
1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[1,2-벤젠디올레이토-O,O']보레이트의 합성
리튬 비스[1,2-벤젠디올레이토-O,O']보레이트를 국제 공개 공보 제 WO94/27335 호 및 제 WO98/07729 호에 따라 합성한다. 생성물을 하기 반응식 1에 따라 아세토니트릴에서 반응시킨다.
Figure 112001012713616-pat00005
반응 혼합물을 냉각시키면서 유리 프릿을 통해 진공에 의해 여과시켜 부산물로서 형성된 LiCl을 제거한다. 용매를 감압 하에서 증류시키고, 생성된 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[1,2-벤젠디올레이토-O,O']보레이트를 감압 하에서 건조시킨다.
실시예 2
1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[살리실레이토]보레이트의 합성
리튬 비스[살리실레이토]보레이트를 국제 공개 공보 제 WO94/27335 호 또는 제 WO98/07729 호에 따라 합성하고, 아세토니트릴에서 1-에틸-2-메틸이미다졸륨 클로라이드와 반응시킨다. 반응 혼합물을 냉각시키면서 유리 프릿을 통해 진공에 의해 여과시켜 부산물로서 형성된 LiCl을 제거한다. 용매를 감압 하에서 증류시키고, 생성된 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[살리실레이토]보레이트를 감압 하에서 건조시킨다.
실시예 3
1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[옥살레이토]보레이트의 합성
리튬 비스[옥살레이토]보레이트를 국제 공개 공보 제 WO94/27335 호 또는 제 98/07729 호에 따라 합성하고, 아세토니트릴에서 1-에틸-2-메틸이미다졸륨 클로라이드와 반응시킨다. 반응 혼합물을 냉각시키면서 유리 프릿을 통해 진공에 의해 여과시켜 부산물로서 형성된 LiCl을 제거한다. 용매를 감압 하에서 증류시키고, 생성된 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스[옥살레이토]보레이트를 감압 하에서 건조시킨다.
본 발명의 이온성 액체는 합성 비용이 덜 드는 음이온을 함유하고 큰 액체 범위, 높은 열 안정성 및 낮은 부식성을 갖는다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1의 이온성 액체:
    화학식 1
    K+A-
    상기 화학식 1에서,
    K+는
    Figure 112005077228083-pat00006
    로 구성된 군으로부터 선택된 양이온이고,
    R1 내지 R6은 동일하거나 상이하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께 H 또는 할로겐이거나, 추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(CnF(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 알킬 라디칼(C1 내지 C8)이고,
    A-는 하기 화학식 2로 구성된 군으로부터 선택된 음이온이다.
    화학식 2
    [B(OR1)n(OR2)m(OR3)o(OR4)p]-
    상기 화학식 2에서,
    0≤n, m, o, p≤4이고,
    m+n+o+p는 4이고,
    R1 내지 R4는 상이하거나 이중 2개씩 동일하고, 선택적으로 단일 또는 이중 결합에 의해 서로에 대해 직접 결합되고, 각각, 개별적으로 또는 함께
    치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 안트라세닐 및 페난트레닐로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 고리이거나,
    치환되지 않거나 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다) 또는 할로겐(F, Cl 또는 Br)에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 피리딜, 피라질 및 피리미딜로 구성된 군으로부터 선택된 방향족 헤테로환식 고리이거나, 또는
    OR1 내지 OR4는 개별적으로 또는 함께 추가의 기, 바람직하게는 F, Cl, N(CnF(2n+1-x)Hx)2, O(CnF(2n+1-x)Hx), SO2(CnF(2n+1-x)Hx) 또는 CnF(2n+1-x)Hx(식중, 1<n<6이고, 0<x≤13이다)에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 치환될 수 있는 지방족 카복실, 디카복실, 옥시설포닐 또는 옥시카보닐 라디칼이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    개선된 열 안정성, 감소된 부식성 및 보다 큰 액체 범위를 갖는, 전기화학 전지에 사용하기 위한 이온성 액체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    수퍼커패시터에 사용하기 위한 이온성 액체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    비양성자성 용매와의 혼합물에 사용하기 위한 이온성 액체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    다른 전도성 염과의 혼합물에 사용하기 위한 이온성 액체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    용매로서 및 화학 반응의 촉매작용에 사용하기 위한 이온성 액체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    수압 액체(hydraulic liquid)로서 사용하기 위한 이온성 액체.
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