WO2006077894A1 - 第4級アンモニウム塩、電解質、電解液並びに電気化学デバイス - Google Patents

第4級アンモニウム塩、電解質、電解液並びに電気化学デバイス Download PDF

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ammonium salt
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Tetsuo Nishida
Kazutaka Hirano
Megumi Tomisaki
Yasutaka Tashiro
Hitoshi Tsurumaru
Akihiro Nabeshima
Yoshinobu Abe
Hiroaki Tokuda
Akinori Oka
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Otsuka Chemical Co., Ltd.
Stella Chemifa Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a quaternary ammonium salt, an electrolyte, an electrolytic solution, and an electrochemical device. Specifically, the present invention relates to a functional material that has high solubility in an organic solvent and can be used as an electrolyte with high withstand voltage and high electrical conductivity. '' Background technology
  • organic electrolytes are used more frequently than aqueous ones.
  • the organic electrolyte include an alkali metal salt or solid ammonium salt dissolved in an organic solvent such as propylene carbonate.
  • the former is an electrolyte for a lithium ion battery, and the latter is an electrolyte for an electric double layer capacitor. It is used as a liquid.
  • Organic electrolytes have poor electrical conductivity compared to aqueous systems, and many studies on organic solvents and electrolytes have been conducted to improve electrical conductivity.
  • the electrical conductivity of the electrolyte changes with the electrolyte concentration.
  • Increasing the concentration of ions in the electrolyte with increasing concentration increases the electrical conductivity, but eventually reaches a maximum.
  • the electrical conductivity reaches the maximum point and begins to decrease.
  • the interaction between the solvent ions and ions increases, making it difficult for the electrolyte to dissociate. It is thought that the viscosity of the liquid increases. As the electrolyte concentration increases further, it cannot dissociate any more and the electrolyte concentration saturates.
  • tetraethylammonium trifluorobore and triethylmethylammonium fluorbore have been used as electrolytes, but these electrolytes are relatively soluble in high-dielectric-constant solvents.
  • crystals are precipitated at a higher concentration or at a low temperature.
  • it was almost insoluble in low-dielectric constant solvents and could not be used as an electrolyte.
  • propylene carbonate, ethylene carbonate, aptyrolactone, or the like is used as a solvent in a high voltage requirement, even if the electrolyte is converted to a high withstand voltage type, it is governed by the decomposition voltage of the solvent.
  • the upper limit of the operating voltage of capacity was about 2.5 V.
  • the electrolyte mainly solvent
  • the electrolyte is electrochemically decomposed, resulting in undesirable performance such as significant deterioration of performance and gas generation.
  • improvement of energy density is required, and improvement of operating voltage is an effective means of improving energy density.
  • conventional electrolytic solutions cannot improve the withstand voltage, and electrolytes and solvents with higher withstand voltage have been demanded.
  • the electrostatic energy of capacitance is proportional to the square of the withstand voltage, so even a slight improvement in withstand voltage is eagerly desired.
  • Chain solvents such as ethylmethyl carbonate are listed as solvents with higher withstand voltage, but these solvents with low dielectric constants include conventional tetraethylammonium mutafluorate and triethylmethylammonium tetrafluoro. Electrolytes such as Roboreto were low in solubility and could not be used as electrolytes. In recent years, a salt having a melting point close to room temperature or a salt having a melting point below room temperature (room temperature molten salt) has been found. Such salts are known to dissolve in organic solvents at a higher concentration than ordinary electrolytes even if they are solid at room temperature. In addition, room temperature molten salt is mixed with a specific organic solvent in any ratio.
  • an aliphatic ammonium salt into which an alkoxyalkyl group is introduced is excellent in solubility in a non-aqueous organic solvent, and salt precipitation hardly occurs at low temperatures (see Patent Document 1).
  • the room temperature molten salt is evaluated for propylene carbonate, which is a solvent having a low withstand voltage.
  • capacitors As described above, it is important to use a solvent with a high withstand voltage in order to improve the energy density of the capacitor.
  • increasing the electrical conductivity of the electrolyte is an effective technique.
  • One of the major features of capacitors is that they can be charged and discharged with a large current compared to secondary batteries. However, when discharging with a large current, the energy lost by the resistance increases. In extreme terms, most of the energy stored in the capacity is lost due to resistance heat. Therefore, reducing the resistance of the capacitor leads to an increase in the energy that can be used substantially among the energy stored in the capacitor, and increasing the electrical conductivity of the electrolyte is an important ci.
  • Patent Document 1 WO 0 2 Z 0 7 6 9 2 4
  • the purpose of the present invention is not only having high electrical conductivity, but also excellent solubility in a chain of carbon dioxide, which is a solvent with high withstand voltage, excellent reliability at low temperature, and electrolyte with high withstand voltage. It is to provide an electrochemical device. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to the following inventions.
  • R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • X represents CF 3 C ⁇ 2 _, CF 3 S_ ⁇ 3 BF 3 -, C 1 BF 3 -, A 1 F 4 -, CF 3 BF 3 -, C 2 F 5 BF 3 -, N (SO 2F) 2 -, PF 6 - , A s F 6 — or S b F 6
  • a composition comprising at least one quaternary ammonium salt represented by formula (1) and formula (2) and an organic solvent.
  • the present invention relates to a quaternary ammonium salt represented by the formula (1), and also to an electrolyte containing the quaternary ammonium salt.
  • R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • X represents CF 3 C ⁇ 2 -, CF 3 S_ ⁇ 3 BF 3 -, C 1 BF 3 -, A l F 4 -, CF 3 BF 3 -, C 2 F 5 BF 3 -, N (SO 2F) 2 -, PF 6 - , A s F 6 — or S b F 6
  • Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 1 include methyl Group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group.
  • a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable. More preferred is a methyl group or an ethyl group.
  • Examples of the straight-chain or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms represented by -R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an iso-propyl group. A methyl group or an ethyl group is preferable.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoroacetate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate, N-methoxymethyl-N —N-Propylpyrrolidinium trifluoroacetate, N-methoxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium trifluoroacetate, N—n-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate, N-iso-butyl _ N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate, 'N-tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate,
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum chlorotrifluorate N-ethyl nitro N-methoxymethylpyrrole lysine trifluoroborate
  • N-methoxymethyl-N-n-propylpyrrolidinium chlorotrifluoroborate N-methoxymethyl mono-N-iso-propylpyrrolidinium chlorotrifluoroborate
  • N _ tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidone trifluoroborate N tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidone trifluoroborate, '
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyl U-fluoroborate, N-methoxymethyl-N-n-propylpyrrole Dimethyl trifluoromethyl trifluoroborate, N-methoxymethyl-N-iso monopropyl pyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate, N-n-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoro Chloromethyl trifluoroborate, N—i.so-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyltrifluoroborate, N—tert—butyl mono-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyl Trifluoro Robot,
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N-methoxymethyl-N—n— Propylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N-methoxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N—n—Petitul N-methoxymethylpyrrolidinium bis (Fluoro ⁇ ) Sulfonyl) imide, N-iso-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N-tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N-Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoroa
  • N-Ethoxymethyl-N-Methylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluorate N-Ethoxymethyl-1-N-Ethylpyrrolidinium Fluoromethanesulfonyl trifluoropore, N-Ethoxymethyl- N—n—Propylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate, N-ethoxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium trifluoromethane methanesulfonyl trifluoroborate, 'N—n-butyl-N —...
  • Toximeti Rupyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate N—iso-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfuric acid, N—tert —butyl—N— Toximethylpyridine trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate,
  • N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinum black trifluoroborate N-ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinum trifluoroborate, N-ethoxymethyl-N-n-propylpyrrolidinum trifluoroborate , N-Ethoxymethyl-N-iso-propylpyrrolidinium chlorotrifluoroborate, N-n-Pitreu N-Ethoxymethylpyrrolidinium trifluorofluorate, N-iso-butyl-N-hydroxymethyl Pyrrolidinium black trifluoroborate, N-tert-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidin trifluoroborate,
  • N-Ethoxymethyl-N-Methylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate N-Ethoxymethyl-N-Ethylpyrrolidinium trifluoromethyl, N-Ethoxymethyl- N _ n-propylpyrrolidinium trifluoromethyl rifluoroborole, N-ethoxymethyl-N-iso propylpyrrolidinium trifluoromethyltrifluoroporate, N-n-petitoru N-ethoxymethylpyrrolidinium ⁇ Lifluoromethyl trifluoroborate, N—iso-butyl-N—ethoxymethylpyrrolidinium trifluoro Methyl trifluoroporate, N_tert-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium trifluor oral tilt trifluoroborate,
  • N-Ethoxymethyl-N-Methylpyrrolidinumpentafluoroethyl trifluoroborate N-Ethoxymethyl mono-N-Ethylpyrrolidinum pentene Fluoroetyl trifluoroborate, N-Ethoxymethyl-N- n- Propylpyrrolidinium nitrofluoride trifluoroborate, N-ethoxymethyl-N—iso-propyl pyrrolidinium benzoyltrifluorborate, N_n-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidini Fluoroyl chloride Fluoroborate, N-iso-Butyl-N-Ethoxymethylpyrrolidinium Fluorotilyl Fluoroborate, N-tert-Butyl-N-oxymethyl Pyrrolidinumpen evening fluoroetil
  • N_Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidiniumbis (fluorosulfonyl) imide N-Ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinumbis (fluorosulfonyl) imide, N-ethoxymethyl-N_n-propyl Pyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N-ethoxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, N—n-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium bis (fluoro) Sulfonyl) imide, N—iso-butyl-N —ethoxymethylpyrrolidiniumbis (fluorosulfonyl) imide, N—tert-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidiniumbis (fluorosulfonyl) imide, N— Methyl-N-n-propoxymethylpyrrolidinium trifluor
  • N-methyl-N- n-propoxymethylpyrrolidene trifluoromethane N-ethyl-N-propoxymethylpyrroline dimethylfluoromethanesulfonyl, N — N—Propyl 1 N— n —Propoxymethylpyrrolidinum trifluoride trifluorosulfate, N—iso—propyl 1 N— n _Propoxymethylpi-lydium rifluoromethanesulfonyl rifluorobore N—n—Butyl—N—n—Propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyl sulfate, N—iso—Butyl N—n—Propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl ⁇ rifluorobore, N—tert-butyl-N—n—propoxymeth Pyrrolidinylmethyl ⁇ -time triflate Ruo Lome chest Rufoniru Bok Rifur
  • N-Methyl-N-n-propoxymethylpyrrolidinum black mouth trifluoroborate N-ethyl-N-propoxymethylpyrrolidinum black mouth trifluoroborate, N-n-propyl-N_n-propoxymethyl N-iso-propyl-N- n —propoxymethyl pyrrolidinum trifluorobore, N—n-butyl-N—n-propoxymethyl pyrrolidinum trifluoroborate, N—iso-butyl-N 1 n-propoxymethyl pyrrolidinum trifluorate, N— tert —butyl-N— n —propoxymethyl pyrrolidinum trifluorate,
  • N-methyl-N- n-propoxymethylpyrrolidinium rifluoromethyl rifluoroborate N-ethyl-N-n-propoxymethyl pyrrolidinium trifluoromethyl trifluoropole
  • N _ n-propyl 1 N — N—Propoxy methylpyrrolidinium trifluoromethyltrifluoroborate N—iso—propyl—N—n—propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyltrifluoroborate, N—n—butyl —N—n—propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate
  • N—iso—petitor N—n—propoxymethylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate N—tert-butyl —N — N-propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate
  • N-Methyl-N- n-propoxymethylpyrrolidinumpen fluoretol rifluorobore N-ethyl-N-propoxymethylpyrrolidinum pentylfluoroborate
  • N—n —Butyl-N—n—propoxymethylpyrrolidinium penfluorite and fluorophore N—iso—petitor N—n—propoxymethylpyrrolidinium pentafluoroethyl and fluorophore, N—!
  • N-methyl-N-iso-propoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate N-ethyl-N-is one propoxymethylpyrrolidinium trifluoroacetate, N-n-propyl-one N-iso —Propoxymethylpyrrolidinium ⁇ Fluoroacetate, N—iso—Propyl N N—iso—Propoxymethyl pyrrolidinium trifluoroacetate, N— n—Butyl N—iso—Propoxymethyl pyrrolidinium Mutrifluoroacetate, N—iso-butyl—N-iso—propoxymethylpyrrolidinium rifluoroacetate, N—tert—Pitreux N—iso—propoxymethylpyrrolidinium rifluoroacetate,
  • Mouth pill N—iso—Propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethane, N—iso—propyl mono N—iso—propoxymethyl pyrrolidinium trifluoro L-methanesulfonyl trifluoroborate, N-n-butyl-N-iso-propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate, N-iso-butyl-N-iso-propoxymethylpyrrolidine Fluoromethanesulfonyl trifluorobore, N— tert-butyl-N— is o-propoxymethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate,
  • N-methyl-N-iso-propoxymethyl pyrrolidinium pentafluoroborate N-ethyl-N-iso-propoxymethylpyrrolidi N-pentafluoroethyl trifluoroborate
  • N—n—Butyl N—is 0 —Propoxymethylpyrrolidinumpentafluoroetil trifluoroborate N—iso —Butyl _ N — Iso—propoxymethylpyrrolidinium pen fluorecetyl fluoride, N— tert-butylto N— iso—propoxymethyl pyrrolidinium pentafluorotrifluoroborate
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N-methoxymethyl-N-n-propylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N-methoxymethyl-N-iso —Propylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N—n—Butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N—iso-butyl-N—methoxymethylpyrrolidinium hexaful Oroarsenate, N-tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate,
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroantimonate N-ethyl _ N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N-methoxymethyl-N —N-propylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N-methoxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium hexafluoroantimony, N—n-butyl—N-methoxymethylpyrrolidinium Hexafluoroantimonate, N—iso-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N-tert-butyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate ,
  • N_Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate N-toximethyl-N-ethylpyrrolidinium hexafluorophosphine, N-ethoxymethyl-N-n-propyl Pyrrolidinium hexafluorophosphate, N-ethoxymethyl-N-iso-propylpyrrolidinium hexafluorophosphate, N-n-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium hexafluoro Phosphate, N-iso-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium hexafluorophosphine, N-tert-butyl-N-ethoxymethylpyrrolidinium hexafluorophosphate,
  • N-Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate N-Ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N-Ethoxymethyl-N-n- Propylpyrrolidinium hexafluoroarsene — ⁇ , N-oxymethyl-N—iso-propylpyrrolidinium hexafluoride N-n-Butyl-N-Ethoxymethylpyrrolidinium Hexafluoroasenate, N-iso-Butyl _ N-Ethoxymethylpyrrolidinium Hexafluoroarsenate, N _ tert-butyl-N-ethyoxymethylpyrrolidinium hexafluoroasenate,
  • N-methyl-N-n-propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate N-ethyl-N-n-propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N-: n-propyl-one N- n-propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate, N-iso-propyl-N-n-propoxymethylpigone lysofluoroarsenate, N-n-butyl-N-n-propoxy Cymethylpyrrolidinium hexafluoroasenate, N—iso-butyl—N T / JP2006 / 300664
  • N propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate
  • N ter t-butyl-N—n—propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate
  • N-methyl-N- n propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N-ethyl-N-propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimony, N—n-propyl-one N—n— Propoxymethylpyrrolidinium Hexafluoroantimonate, N—iso-propyl-N—n-propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N_n-butyl-N—n-propoxymethylpyrrole Dihexahexafluoro ⁇ antimonate, N—iso-butyl-N—n —propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroantimonate, N—tert-butyl-N—n-propoxymethylpyrrolidinium Hexafluoroantimonate,
  • N—methyl _ N _ iso—propoxymethylpyrrolidinium hexafluoroasenate
  • N—n—butyl-N-iso—propoxymethylpyrrolidin Um Hexafluoroa Sene N T / JP2006 / 300664
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum trifluoroacetate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinum trifluoroacetate — ⁇ , N-ethoxymethyl-N_methylpyrrolidinium trifluoro Loaceate,
  • N-ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinum trifluoroacetate is good.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate N-ethyl-1-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl trifluoroborate
  • N-ethoxymethyl- N-methylpyrrolidone trifluoromethanesulfonyl trifluorobenzene and N-ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl fluorate are preferred.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum trifluoride N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium trifluoride, N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidin Mukuroguchi trifluoroborate, N-ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinum trifluoroborate are preferred.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium pen fluorethyl trifluoroborate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium pentafluoroethyl trifluoroborate, N-ethoxymethyl-N —Methyl pyrrolidinum pen fluoretrol trifluorate, N—Ecoxymethyl lu N—Pen fluoretrifluor fluorobore.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidiniumbis (fluorosulfonyl) imide, N-ethyl-1-N-methoxymethylpyrrolidiniumbis (fluorosulfonyl) imide, N-ethoxymethyl-N-methylpyrrole Preferred are dinumbis (fluorosulfonyl) imide and N-ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinumbis (fluorosulfonyl) imide.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluorosulfonyltrifluoroborate More preferred are N-ethymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl-fluoroborate. More preferably, N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum Fluoroborate, N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinum trifluoride
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate and N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethyl trifluoroborate and N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium rifluoromethyl rifluoroborate.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinumpen fluorechlorotrifluorate N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinumpentafluoroetrifluorborate Good ;
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide and N-oxymethyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphine N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinhexafluoro ⁇ phosphate, N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium Muhexafluoro ⁇ Phosphate, N-Ethoxymethyl-N-Ethylpyrrolidinium Hexafluorolophosphine is preferred.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroacenate N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroacenate, N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoro N-Ethoxymethyl-N-ethylpyrrolidinium hexafluorase is preferred.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate and N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate and N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroantimonate More preferred are N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroantimonate and N-ethoxymethyl-N_methylpyrrolidinium hexafluoroantimonate.
  • X one is CF 3 C_ ⁇ 2 -, CF 3 S0 3 BF 3 -, C 1 BF 3 -, A 1 F 4 -, CF 3 BF 3 C 2 F 5 BF 3 -, N ( S_ ⁇ 2 F). 2 —
  • the quaternary ammonium salt of the present invention can be produced by various methods. The representative method will be described using the following reaction formulas 1 and 1.
  • Alkylpyrrolidine represented by the formula (5) (R 1 is the same as above) and the compound represented by the formula (6) (R 2 is the same as above, Y is C and represents Br, I, etc. )
  • R 1 is the same as above
  • R 2 is the same as above
  • Y is C and represents Br, I, etc.
  • a quaternary ammonium salt represented by the formula (1) can be produced by a salt exchange reaction with.
  • M contains an alkali metal atom such as H or Na, K or Li, an alkaline earth metal atom such as Ca, Mg or Ba, or a metal atom such as Ag.
  • tertiary amines represented by formula (5) include methyl pyrrolidine, ethyl pyrrolidine, n-propyl pyrrolidine, iso-propyl pyrrolidine, n-butyl pyrrolidine, iso-butyl pyrrolidine, tert-butyl pyrrolidine and the like. Can do.
  • Compounds represented by the formula (6) include chloromethyl methyl ether, promomethyl methyl ether, odomethyl methyl ether, chloromethyl ethyl ether, bromomethyl ethyl ether, odomethyl ethyl ether, Chloromethyl • Mono-n-propyl ether, promomethyl-n-propyl ether, odomethyl mono-n-propyl ether, chloromethyl-iso-propyl ether, bromomethyl Examples thereof include chilled iso-propyl ether and odomethyl-iso-propyl ether.
  • a known solvent is widely used as long as it is a solvent that can dissolve the tertiary amine represented by the formula (5) and the compound represented by the formula (6) and does not adversely influence the reaction.
  • solvents include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, black mouth form, and carbon tetrachloride; methanol, ethanol, iso-propanol, and n-butyl alcohol.
  • Lower alcohols such as tert-butyl alcohol; ketones such as acetone and methyl ethyl cane; ethers such as jetyl ether and diethyl iso-propyl ether; esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; Examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as xane and n-heptane; and aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, halogenated hydrocarbons such as black mouth form, ketones such as acetone, and esters such as methyl acetate.
  • halogenated hydrocarbons such as black mouth form
  • ketones such as acetone
  • esters such as methyl acetate.
  • solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • solvents are preferably anhydrous solvents (water content of 1000 ppm or less).
  • the compound represented by the formula (6) is generally used in an amount of 5 to 5 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol, per 1 mol of the tertiary amine represented by the formula (5).
  • the reaction is usually carried out at 1-30-100, preferably 1-10-40. In general, the reaction is performed for several hours to 24 hours.
  • reaction between the quaternary ammonium salt represented by the formula (1a) obtained by the above reaction and the compound represented by the formula (7) is carried out by an ordinary salt exchange reaction.
  • the compound represented by the formula (7) used as a raw material is a known compound.
  • This salt exchange reaction is performed in a suitable solvent.
  • a solvent to be used as long as it is a solvent that can dissolve the quaternary ammonium salt represented by the formula (1 a) and the compound represented by the formula (7) and does not adversely influence the reaction, a known one can be used. Can be widely used.
  • solvents examples include water; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, tetrachlorocarbon; and lower alcohols such as methanol, ethanol, iso-propanol, n-butanol, and tert-butanol.
  • Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone
  • esters such as ethyl acetate and butyl acetate
  • non-proline polar solvents such as dimethyl sulfoxide and dimethylformamide.
  • lower alcohols such as methanol
  • halogenated hydrocarbons such as black mouth form: Water is good.
  • These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the compound represented by the formula (7) is generally used in an amount of 0.3 to 5 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol, per 1 mol of the quaternary ammonium salt represented by the formula (la). . Since the reaction usually proceeds rapidly, for example, a solution obtained by dissolving both in a solvent is reacted at 5: ⁇ 150 for about 10 minutes to 24 hours.
  • the desired product obtained in each of the above reactions can be easily isolated from the reaction mixture by a conventional separation means such as centrifugation, concentration, washing, organic solvent extraction, chromatography, recrystallization and the like. And purified.
  • the salt exchange reaction can also be performed using an ion exchange resin.
  • the ion exchange resin include an anion exchange resin.
  • the salt exchange reaction can be achieved by exchanging the anion in the resin to the intended anion in advance and passing a solution in which the quaternary ammonium salt represented by the formula (la) is dissolved into the resin.
  • the solvent used here can be widely used as long as it can dissolve the formula (1a) and does not adversely affect the salt exchange reaction. Examples of such a solvent include water and alcohols.
  • the neutralizing agent include various alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic alkali metal salts, silver salts and the like.
  • Examples include lithium, sodium acetate, potassium acetate, silver sulfate, silver nitrate, and silver perchlorate.
  • the reaction format is the method of synthesizing the quaternary ammonium salt represented by the previous equation (1)!
  • a method of synthesizing a quaternary ammonium salt represented by formula (1) can be applied as a method of converting to a salt according to the subsequent purpose.
  • Z represents CF 3 S0 3 , C 1
  • W represents H 20 , methanol, jetyl ether, and the like.
  • (W) may be omitted, and BF 3 gas may be used.
  • R 1 R 2 is the same as above.
  • This reaction can be carried out using a suitable solvent.
  • the solvent is represented by the formula (8) As long as it is a solvent that can dissolve the quaternary ammonium salt and the compound represented by the formula BF 3 (W) and does not adversely affect the reaction, a wide variety of known ones can be used.
  • solvents examples include water; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, tetrachlorocarbon; and lower alcohols such as methanol, ethanol, iso-propanol, n-butanol, and tert-butanol. And ketones such as acetone, and ethers such as tetrahydrofuran and jetyl ether.
  • lower alcohols such as methanol
  • halogenated hydrocarbons such as black mouth form: water.
  • These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • BF 3 (W) is usually used in an amount of 0.3 to 5 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol, per 1 mol of the quaternary ammonium salt represented by the formula (8).
  • the reaction is carried out at 0 to 150 ° for about 1 to 24 hours. It is also possible to react with BF 3 gas.
  • the quaternary ammonium represented by formula (8) is diluted with an appropriate organic solvent and reacted by blowing BF 3 gas. Further, BF 3 gas may be directly blown into a neat solid or liquid without using a solvent.
  • the amount of BF 3 gas to be blown is expressed by the following formula (8).
  • 0.3 to 5 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol is used per 1 mol of the quaternary ammonium salt.
  • the reaction temperature is about 30 to 10 Ot: for 1 to 24 hours.
  • AIF 4 salt can also be synthesized by the following reaction.
  • solvents examples include water; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, and tetrachlorocarbon; lower alcohols such as methanol, ethanol, iso-propanol, n-butanol, and tert-butanol. And ketones such as acetone and ethers such as tetrahydrofuran and jetyl ether. These solvents can be used alone or in combination of two or more. A solvent-free reaction is preferable.
  • a 1 F 3 (W) is usually 0.3-5 mol, preferably 0.9-; L. 2 mol, more preferably 1 mol of the quaternary ammonium salt represented by the formula (10) Use 1 mole of.
  • the reaction is carried out at 0 to 150 for about 1 to 24 hours. Thereafter, W can be removed by distillation under reduced pressure or heating under 2 ⁇ , and the target compound, formula (1 1), can be obtained.
  • reaction conditions for producing the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) in which X represents A 1 F 4 from the quaternary ammonium salt represented by the formula (la) are specifically shown.
  • a quaternary ammonium salt represented by the formula (1a) is dissolved in an excess amount of 50 to 100% hydrofluoric acid and heated at 0 to 100 for 1 to 24 hours to obtain the formula (10). It was added to the resulting et expressions (10) to A 1 F 3 hydrate of a predetermined amount, the reaction order among at 0-100 at 1-24.
  • the obtained reaction solution can be removed at 50 to 150 ° C. to remove excess hydrofluoric acid to obtain the desired product, formula (11).
  • reaction conditions for producing the quaternary Anmoniumu salt X quaternary Anmoniumu salt is represented by N (S_ ⁇ 2 F) 2 to indicate to formula (1) represented by formula (la) Demonstrate.
  • a quaternary ammonium salt represented by the formula (la) is dissolved in water, and a predetermined amount of bisfluorosulfonimidic acid or bisfluorosulfonimidic acid metal salt (bisfluosulfonic acid) is dissolved in this solution. Lisulfonimide lithium salt, sodium salt, potassium Add salt, etc.) and leave at 0-25 ° C for 30 minutes.
  • the target product to be produced 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 obtain the target product, formula (1 1) can be obtained.
  • an appropriate solvent eg, dichloromethane, chloroform, ethyl acetate, etc.
  • Bisfluorosulfonimidic acid is a known compound and is synthesized, for example, according to the technique disclosed in ROLF APPEL und GERHARD EIS ENHAUER, ChemischeBeriCht (1962), 95, 246-248, etc.
  • the alkali metal salt of bisfluorosulfonimidic acid is synthesized according to a known method.
  • a known method is disclosed in, for example, PL DH INGRA, RL S I NGHAL AND RAJ END AR D VERMA, I n i a J Jo u rna 1 o f Ch e m s st r y (1985), 24A, 472-475 and the like.
  • reaction conditions for producing the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) in which X represents PF 6 from the quaternary ammonium salt represented by the formula (1 a) are specifically shown.
  • M contains an alkali metal atom such as H or Na, K, or Li, an alkaline earth metal atom such as C a, Mg, or Ba, or a gold metal atom such as Ag.
  • the alkoxypyrrolidine represented by the formula (12) and the compound represented by the formula (13) used as starting materials are both known substances.
  • the alkoxypyrrolidine represented by the formula (12) is synthesized according to a known method. Such a method is described in, for example, CM McLeod und GM Robins on, J. Chem. Soc. 1 19, 1470 (1921), GM Rob insonund R. Rob ins on, J. Chem. o c. 123, 5 32 (1923), Ste wert, T. D; Brad 1 y, WEJ Am. Chem. Soc. 1932, 54, 4172-41 83, etc.
  • the alkoxypyrrolidine represented by the formula (12) is generally synthesized using pyrrolidine, formaldehyde, paraformaldehyde, alcohol and alkali carbonate as raw materials.
  • These raw materials are used in an amount of 10 to 38% by weight formaldehyde aqueous solution or paraformaldehyde in an amount of 0.5 to 3.0 mol, preferably 0.6 to 1 mol. 5-3. 0 mol, preferably 2.0-3.0 mol is used, and alkali carbonate is used 0.2-3.0 mol, preferably 0.4-1.0 mol.
  • the appropriate reaction temperature is 15 to 25 ⁇ when formaldehyde aqueous solution is used, and 60 to 10 ⁇ : when paraformaldehyde is used. The reaction is carried out for several hours to 24 hours.
  • the alkoxypyrrolidine represented by the formula (12) is easily isolated from the reaction mixture by a conventional isolation means such as extraction, rectification and the like.
  • Compounds represented by formula (13) include methyl chloride, methyl promide, methyl iodide, ethyl chloride, ethyl iodide, ethyl promide, ⁇ -propyl chloride, ⁇ -propyl bromide, ⁇ -propyl iodide, is ⁇ —propyl chloride, iso-propyl bromide, iso-propyl pill iodide, n-butyl chloride, n-butyl bromide, n-butyl bromide, iso-butyl chloride, iso-butyl bromide, iso —butyl iodide, tert-butyl chloride, tert-butyl bromide, .tert-butyl iodide and the like.
  • solvents can be widely used as long as they can dissolve the alkoxypyrrolidine represented by the formula (12) and the compound represented by the formula (13) and do not adversely affect the reaction.
  • solvents include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, and tetrachlorocarbon; methanol, ethanol, iso-propanol, and n-butyl.
  • Lower alcohols such as evening and tert-butanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as jetyl ether and di is 0-propyl ether; esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; n— Heki Aliphatic hydrocarbons such as sun and n-heptane; and aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane.
  • ketones such as acetone, aromatic hydrocarbons such as toluene, and halogenated hydrocarbons such as chloroform.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene
  • halogenated hydrocarbons such as chloroform.
  • solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • solvents are preferably anhydrous solvents (moisture of not more than 100 ppm).
  • the compound represented by the formula (1 3) is usually used in an amount of 0.5 to 5 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol, with respect to 1 mol of the alkoxypyrrolidine represented by the formula (1 2).
  • the reaction is usually performed at 0 to 1550. In general, the reaction time is about 24 to 72 hours.
  • it is preferable to use an autoclave or the like.
  • the water content of the quaternary ammonium salt represented by the above formula (1) is preferably 1 O O p pm or less. More preferably, it is 50 ppm or less, even more preferably 3 O.ppm or less, and particularly preferably 10 ppm or less.
  • a room temperature molten salt that is liquid at room temperature can be suitably used as an electrolyte.
  • one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention can be suitably used as an electrolytic solution by mixing with an appropriate organic solvent.
  • one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • organic solvent examples include a cyclic carbonate ester, a chain carbonate ester, a phosphate ester, a cyclic ether, a chain ether, a lactone compound, a chain ester, a nitrile compound, an amide compound, and a sulfone compound. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Specific examples thereof include the following compounds, but are not limited thereto.
  • cyclic carbonate examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and propylene carbonate is preferable.
  • Chain carbonates include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl-iso-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, jetyl carbonate, ethyl n-propyl carbonate.
  • phosphate ester examples include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, and jetyl methyl phosphate.
  • Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. ..
  • chain ether examples include dimethoxyethane.
  • lactone / polymer compound examples include aptilolactone.
  • chain ester examples include methyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, and methyl formate.
  • nitrile compounds include acetonitrile. -.
  • Examples of the amide compound include dimethylformamide.
  • sulfone compound examples include sulfolane and methyl sulfolane. Of these, cyclic carbonates, chain carbonates, nitrile compounds, and sulfonate compounds are preferred.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of mixed organic solvents include cyclic carbonates and chain carbonates, chain ⁇ Examples include carbonates and sulfolane compounds.
  • cyclic carbonate and chain carbonate examples include, for example, ethylene strength and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and jetyl carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate And ethylmethyl carbonate, propylene carbonate, and jetyl carbonate.
  • chain carbonates examples include dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
  • sulfolane compounds examples include sulfolane and methyl sulfolane.
  • Preferred examples include ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention can be particularly suitably used as an electrolytic solution by mixing with a chain carbonate ester which is an organic solvent.
  • a chain carbonate ester which is an organic solvent.
  • one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • -Chain carbonates include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl _iso-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, jetyl carbonate , Ethyl n-propyl carbonate, ethyl-iso-propyl carbonate, n-butylethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, g-iso-propyl carbonate, g-n-butyl carbonate, etc.
  • dimethyl carbonate and ethylmethyl carbonate are used.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the mixed organic solvent examples include dimethyl carbonate and ethylmethyl carbonate.
  • the electrolyte concentration is 0.1 M or more, more preferably 0.5 M or more, More preferably, it is 1 M or more.
  • a solution obtained by dissolving the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention in the above organic solvent can be used as an electrolytic solution for an electrochemical device.
  • Examples of the electrochemical device include an electric double layer capacitor and a secondary battery.
  • the electrolyte or electrolyte of the present invention can be used in the same manner as the electrolyte or electrolyte used in known electric double layer capacitors and secondary batteries.
  • the electrolyte concentration is more preferably 0.1 M or more. Is 0.5 M or more, more preferably 1 M or more. If the electrolyte concentration is less than 0.1 M, the electrical conductivity will be low and the performance of the electrochemical device may be degraded.
  • the upper limit of the electrolyte concentration is the concentration that separates from an organic solvent for a quaternary ammonium salt that is liquid at room temperature, and 100% if not separated from the 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.
  • An electrolytic solution for an electrochemical device can be prepared using the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention.
  • the electrolytic solution obtained by 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 secondary battery.
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention is a liquid, it can be used as an electrolytic solution, and the salt can be used by mixing with an appropriate organic solvent. Can do.
  • moisture adversely affects the performance of the electric double-layer capacitors, so there is no atmosphere in the atmosphere, for example, in an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • the moisture in the work environment can be managed with a dew point meter.
  • the electrolyte concentration is determined from the viewpoint of electrical conductivity of the electrolytic solution as described above. Therefore, it is preferably 0.1 M or more, more preferably 0.5 M or more, and particularly preferably 1 M or more.
  • the upper limit of the electrolyte concentration is not limited as long as the electrolyte does not precipitate and separate.
  • the organic solvent the above-mentioned various solvents can be used, but physical properties such as dielectric constant, viscosity, melting point and the like differ depending on the type of the solvent. Therefore, the type of the organic solvent to be used and the formula (1) of the present invention It is preferable to determine the mixed composition according to the type of quaternary ammonium salt represented by
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethane sulfonyl chloride and ethylmethyl carbonate N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethane sulfone is used.
  • the composition of nitrotrifluoroborate is preferably 50 to 90% by weight, more preferably 50 to 80% by weight.
  • the composition of N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum trifluorborate is 7
  • the content is preferably 0 to 90% by weight, more preferably 70 to 80% by weight.
  • N-Methoxymethyl-N-Methylpyrrolidinum trifluoroalumine N-methoxymethyl-N_methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminum in the case of electrolytes consisting of ⁇ and ethylmethyl carbonate
  • the composition of the soy sauce is preferably 50 to 90% by weight, more preferably 50 to 80% by weight.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophos In the case of an electrolyte solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous solution composed of aqueous phosphine is preferably 10 to 90% by weight, more preferably It is 20 to 80% by weight, more preferably 45 to 85% by weight.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate In the case of an electrolyte solution composed of N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate and ethylmethyl carbonate, N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate
  • the composition of the soot is preferably 40 to 90% by weight, more preferably 40 to 80% by weight, and still more preferably 40 to 60% by weight.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate In the case of an electrolyte consisting of N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate and ethylmethyl carbonate, N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluoroarose
  • the composition of the nate is preferably 30 to 90% by weight, more preferably 40 to 80% by weight, and still more preferably 40 to 60% by weight.
  • N-Methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium Hexafluoroantimonate and ethylmethyl carbonate in the case of an electrolyte solution N-methoxymethyl-N-methylbiliginium hexafluoroantimonate
  • the composition is preferably 30 to 90% by weight, more preferably 40 to 80% by weight.
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention can also be used for an electrolyte solution for a secondary battery, particularly an electrolyte solution for a lithium secondary battery.
  • the working environment in which the preparation work is performed is preferably in a globe box in which the dew point is controlled.
  • an electrolytic solution can be obtained by dissolving the lithium salt in the quaternary ammonium salt. Further, the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention is mixed with an appropriate organic solvent, and the lithium salt is dissolved in this mixture to obtain an electrolytic solution.
  • the lithium salt various lithium salts such as lithium hexafluorophosphate, lithium borofluoride, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium sulfonimidimide, lithium sulfonylmethide lithium and the like can be used. Lithium salt precipitation The type is not particularly limited as long as it does not occur.
  • the lithium salt concentration is usually from 0.1 to 2.0 mol, preferably from 0.15 to L; 5 mol, more preferably from 0.2 to 1.2 mol, particularly preferably from 0.3 to 1.0. It is.
  • the lithium salt concentration is less than 0.1 mol, when the charge / discharge rate is large, lithium ions are depleted in the vicinity of the electrode, and the charge / discharge characteristics may be deteriorated.
  • the lithium ion concentration exceeds 2.0 mol, the viscosity of the electrolytic solution may increase and the electrical conductivity may decrease.
  • the anion forming the lithium salt preferably contains BF 4 — .
  • the reason is not clear, but when tetrafluoroporate is included, a passive film is formed on the surface of the aluminum used as the positive electrode current collector, and the dissolution of aluminum can be suppressed. Conceivable.
  • the content of BF 4 — is preferably adjusted so that the number of ions is 0.5% or more of the total number of anions in the electrolytic solution, more preferably 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 electrolyte.
  • the quaternary ammonium salt can be suitably used as an electrolytic solution by mixing with a suitable organic solvent.
  • a suitable organic solvent In this case, one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • organic solvent examples include the same cyclic carbonate ester, chain carbonate ester, phosphate ester, cyclic ether, chain ether, lactone compound, chain ester, nitrile compound, amide compound, and sulfone compound as described above. Can be mentioned. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the electrolytic solution can be particularly preferably used by mixing it with a chain carbonate ester which is an organic solvent.
  • a chain carbonate ester which is an organic solvent.
  • one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
  • chain carbonates include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n_propyl carbonate, and methyl-iso-propyl carbonate.
  • n-butylmethyl carbonate, jetyl carbonate
  • ethyl n-propyl carbonate, ethyl iso-propyl carbonate, n-butylethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, di-iso-propyl carbonate, Di-n-butyl carbonate and the like can be mentioned, and dimethyl carbonate and ethylmethyl carbonate are preferable.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the mixed organic solvent include dimethyl carbonate and ethylmethyl carbonate.
  • the electrolytic solution used in the present invention preferably contains a specific organic additive.
  • Specific organic additives include, for example, ethylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, ethylene-rich carbonate, vinylene tri-carbonate, ethylene sulfite, and the like. Of these, ethylene carbonate and vinylene carbonate are preferred. These organic additives are used singly or in combination of two or more.
  • a lithium ion selective permeable membrane known as SEI Solid Electrolyte Interface
  • SEI Solid Electrolyte Interface
  • the specific organic additive includes a substance that also functions as a diluent.
  • the content of these specific organic additives is such that the ratio of the organic additives to the total electrolyte weight is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, and even more preferably 1 -20% by weight, most preferably 1-10% by weight.
  • the content of the specific organic additive is less than 1% by weight, a sufficient film is not formed on the negative electrode surface, and the decomposition of the ammonium cation forming the quaternary ammonium salt and the penetration into the negative electrode material are suppressed. There is a risk that it will be impossible to control.
  • An electric double layer capacitor can be suitably produced using the electrolytic solution of the present invention obtained above. wear.
  • An example of this electric double layer capacity is shown in FIG.
  • the shape of the electric double layer capacitor is not limited to the coin type as shown in Fig. 1, but a stacked type in which electrodes are stacked and stored in a can body, a wound type in which the electrode is wound and stored, Or what is called the laminate type which is packed in the aluminum laminate may be used.
  • the structure of a coin-type electric double layer capacity will be described below.
  • FIG. 1 is a drawing showing a cross section of a coin-type electric double layer capacitor. Electrodes 1 and 2 are arranged opposite to each other via a separator 3 and are stored in container bodies 4 and 5.
  • the electrode is composed of 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 container 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 in electrical contact. Keep.
  • the current collector may be bonded using a conductive paste such as a single paste.
  • the polarizable electrode material is preferably a material having a large specific surface area and high electrical conductivity, and must be electrochemically stable to the electrolyte within the range of applied voltage used. It is. 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.
  • an activated carbon material is preferable, and specific examples include sawdust activated carbon, ashigara activated carbon, pitch-coke activated carbon, phenol resin activated carbon, polyacrylodiaryl activated carbon, and cellulose activated carbon. it can.
  • metal oxide material examples include ruthenium oxide, manganese oxide, and oxide oxide.
  • Examples of conductive polymer materials include polyaniline film, polypyrrole film, poly Examples include thiophene films and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) films.
  • the electrode is formed by pressure-molding the polarizable electrode material with a binder, or by mixing the polarizable electrode material with an organic solvent such as pyrrolidone together with a binder, and forming a paste into an aluminum foil or the like After coating on the current collector, it can be obtained by drying.
  • the separator is preferably one having high electronic insulation, excellent wettability of the electrolyte, and high ion permeability, and must be electrochemically stable within the applied voltage range.
  • the material of the separation evening is not particularly limited, but paper made of rayon, Manila hemp, etc .; poly; ⁇ -refin porous film; polyethylene nonwoven fabric; polypropylene nonwoven fabric and the like are preferably used. ,
  • a lithium secondary battery can be suitably prepared using the electrolytic solution of the present invention obtained above.
  • Examples of the form of the lithium secondary battery of the present invention include a coin type, a cylindrical type, a square type, and a laminate.
  • As an example of the lithium secondary battery of the present invention for example, the form of a coin-type cell shown in FIG. 2 can be mentioned.
  • the lithium secondary battery will be described with reference to FIG.
  • stacked in order of 1, the separator evening 13, the negative electrode 12, and the spacer 17 is accommodated.
  • a 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 electrolyte is impregnated between the positive electrode 11, the separator 13 and the negative electrode 12.
  • 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 caulked to bond them together, and the laminate is sealed.
  • the positive electrode active material for example, L i C o0 2, L i N i 0 2, L i N i X _ X C o x
  • T I_ ⁇ 2 V 2 0 oxides such as 5; T i S 2, Ru can be mentioned F e S sulfides such like. From the viewpoint of battery capacity and energy density, complex oxides of lithium and transition metals preferable.
  • 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 together with known conductive aids and binders into organic solvents such as pyrrolidone. It can be obtained by mixing and applying a best shape to a current collector such as an aluminum foil and then drying.
  • lithium metal 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.
  • the alloy of lithium metal and other metal include Li i AI, Li i Sn, Li i Zn, Li i Si, and the like.
  • materials from which lithium ions are inserted and desorbed include carbon materials obtained by firing resins and pitches, carbon materials obtained by adding boron compounds to these carbon materials, and natural black lead. These negative electrode materials are used alone or in combination of two or more.
  • 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 known conductive aids and binders in organic solvents such as pyrrolidone.
  • the paste can be obtained by coating a current collector such as a copper foil and then drying.
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention and an electrolytic solution containing the quaternary ammonium salt have high electrical conductivity, high solubility in organic solvents, and are suitable as an electrolytic solution for electrochemical devices.
  • the electrochemical device include, but are not limited to, an electric double layer capacitor, a secondary battery, a dye-sensitized solar cell, an electochromic element, and a capacitor.
  • Particularly suitable electrochemical devices are electric double layer capacitors and secondary batteries.
  • Figure 1 shows a cross-sectional view of an electric double layer capacitor.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of a lithium secondary battery.
  • Fig. 3 shows a production diagram of a beaker cell type electric double layer capacitor.
  • FIG. 4 shows a developed view of the electrode winding body 21 of the beaker cell type electric double layer capacity.
  • Figure 5 shows the charge / discharge curves measured with a coin-type lithium secondary battery.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the composition ratio, temperature, and composition state of the composition of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the electrochemical stability of the present invention.
  • Negative electrode can, 16 Gasket, 1 7 Spacer, 18 Spring, 19 Cylindrical glass container, 20 Cylindrical screw cap, 2 1 Electrode winding body, 22 Electrical lead, 23 Electrical lead, 24 Core , 25 positive sheet, 26 negative sheet, 27 separate evening, 28 separate evening
  • N-methylpyrrolidine (Reagent: Purified by rectification from Tokyo Kasei) Pyrrolidine, water content 0.1% or less) 50.0 g to 292.0 g dehydrated acetone (water content 0.1% or less) Dissolved and purged with nitrogen. 57.3 47.3 g of lower chloromethyl methyl ether (reagent: purified by distillation from Tokyo Kasei) was added dropwise over 1 hour. The mixture was stirred at 5 ° C for 1 hour and stirred at 5 to 15 or less for 4 hours to complete the reaction. The reaction solution was filtered off, and the resulting solid was washed with 120 g of acetone. 92.5 g of the desired product (white solid) Body).
  • An electrical conductivity meter manufactured by R adiome ter was used for the measurement of electrical conductivity.
  • a CDC 64 1 T manufactured by R adiometer was used for the measurement cell.
  • a tripolar electrochemical cell was used to measure the withstand voltage.
  • working electrode ⁇ 1.0 mm, electrode area 0.0 0 7 9 cm- 2 glassy carbon electrode (BAS Co., Ltd.), as reference electrode ⁇ 0.5 mm silver wire (Nilaco Co., Ltd., purity 9 9. 9 9%), and a platinum electrode of 0.5 mm x 50 mm (1 1 1 2 2 3 3) manufactured by BAS Co., Ltd. was used as the counter electrode.
  • Linear sweep Bol evening performed Nmetori one to examine the potential that current density and reducing current density oxide becomes 0. 5mAcm_ 2 separately. The difference between these potentials was taken as the withstand voltage.
  • Note ⁇ application rate of potential was 5 OMV s one 1.
  • HZ-3100 manufactured by Hokuto Denko was used for electrochemical measurements.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride 24.3 g was dissolved in anhydrous black mouth form (reagent: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 16 g. Then, 24.3 g of trifluoromethanesulfonic acid (reagent: manufactured by A 1 drich) was added dropwise over 1 hour. The temperature was gradually raised and the reaction was carried out at room temperature for 2 hours. The reaction solution was concentrated under reduced pressure and dried in vacuo. Residue is made of alumina column (I CN A ilu dicals GmbH I CN A lu (Mina N, Ak t. 1 eluent phase nitrile). The eluent was concentrated and vacuum-dried to obtain 3 9. lg of the desired product (colorless liquid).
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride 50.0 g was dissolved in 50.0 g of methanol, and 30% HC 1 BF 3 methanol solution 1 1 0.14 g was added. 1 3 0 heated under ° C, performs New 2 lambda 'pulling to obtain methanol, the desired product except for HC 1 BF 3 in excess and chloride Hydrogen (the brown liquid) 7 0. 1 1 g.
  • 1 H-NMR, electric conductivity, and withstand voltage were measured. '
  • a hydrofluoric acid solution was mixed with 50.0 g of N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride. Under heating at 60, ⁇ 2 ⁇ pulling was performed to remove hydrogen chloride and excess hydrofluoric acid to obtain ⁇ -methoxymethyl- ⁇ -methylpyrrolidinum humorous ride 5 9. 5 2 g .
  • 15.6 g of aluminum hydroxide was dissolved in 100 g of 50% aqueous hydrofluoric acid solution at room temperature, filtered, and the filtrate was cooled to aluminum fluoride 9-hydrate. 442. 7 6 g was obtained. Mix N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinum lipstick 30.4 g obtained above with aluminum fluoride 9 hydrate 36.4 g at 50 and mix.
  • N-methoxymethyl- N-methylpyrrolidinium chloride 20.0 g was dissolved in 120 g of water, and 20.3 g of sodium hexaoxaphosphine was added to form a white solid. . After stirring for 30 minutes, dichloromethane was added and extracted. The extract was washed 15 times with 20 g of water and then dried. The target product (23.3 g) was obtained as a white solid.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride 1 1. 1 g is dissolved in 100 g of methyl alcohol, and 24.97 g of silver hexafluoroantimonate (reagent: A 1 drich) is added. And reacted at 5 ° C for 1 hour. The resulting silver chloride was filtered and the filtrate was concentrated. Extraction was performed by adding 300 g of dichloromethane and 100 g of water. The extract was washed 15 times with 100 ml of water. Concentrate, vacuum dry and target product (white solid Body) 2 5.5 g was obtained.
  • N-Ethyl N-methoxymethylpyrrolidinium chloride 35.0 g was dissolved in 35.0 g of methanol, and 30% HC 1 BF 3 methanol solution 71.08 g was added. Under heating at 1 30, ⁇ 2 ⁇ pulling was performed to obtain 4 3.49 g of the target product (brown liquid), excluding methanol, hydrogen chloride and excess HC 1 BF 3 . In the same manner as in Example 1, 1 H-NMR and electrical conductivity were measured.
  • a hydrofluoric acid solution was mixed with 44.3 g of N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium chloride. Under heating of Ot :, ⁇ 2 ⁇ pulling is performed to remove hydrogen chloride and excess hydrofluoric acid to obtain ⁇ -ethyl ⁇ -methoxymethylpyrrolidinium fluoride 6 2. 10 g It was. Also, 15 6 g of aluminum hydroxide was dissolved in 100 g of 50% aqueous hydrofluoric acid solution at room temperature, filtered, and the filtrate was cooled to aluminum fluoride 9hydrate 442. 7 6 g was obtained.
  • Example 15 Synthesis of N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinum trifluoroborate '' 35.0 g of N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride was dissolved in 3.5.0 g of methanol, and 71.08 g of 30% HC 1 BF 3 methanol solution was added. Under heating at 130, N 2 A pulling was performed to obtain 41.llg of the target product (brown liquid) except methanol, hydrogen chloride and excess HC 1 BF 3 . In the same manner as in Example 1, 1 H-NMR and electrical conductivity were measured.
  • a hydrofluoric acid solution was mixed with 60.90 g of N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium chloride. 60 heating under performs New 2 lambda pulling to remove hydrofluoric acid and hydrogen chloride excess, to give the ⁇ - ethoxymethyl over ⁇ - methylpyrrolidinyl ⁇ Muhu port Oraido 62. 10 g. Further, 156 g of aluminum hydroxide was dissolved in 1000 g of 5.0% aqueous hydrofluoric acid solution at room temperature and filtered, and then the filtrate was cooled to obtain 442.76 g of aluminum fluoride nonahydrate.
  • Example 1 Synthesis of 7-N-hexylmethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate
  • N_ethoxymethyl_N_ethylpyrrolidinum chloride 35.00'g of N_ethoxymethyl_N_ethylpyrrolidinum chloride was dissolved in 70.00 g of water and 32.70 g of sodium hexafluorophosphate was added, a white solid precipitated. After stirring for 30 minutes, black mouth form was added and extracted. The extract was washed 15 times with 50 g of water and then dried. The target product (37.50 g) was obtained as a white solid.
  • 1 H-NMR was measured in the same manner as in Example 1.
  • N-Ethoxymethyl-N_methylpyrrolidinium chloride 13 Dissolve 12 g in 40.0 g of water, add lithium hexafluoroarsenide (reagent: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 14. Add 30 g to room temperature Reacted for 1 hour. Black mouth form 30.00 g was added and extracted. The effluent was washed 15 times with 15.0 g of water and then dried. Target product (white solid) 1 1. 70 g was obtained. 1 H-NMR measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoroacetate prepared in Example 1 and propylene carbonate were mixed in various concentrations in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of 1-60 or less.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • the mixed concentrations were as listed in Table 1, and the electrical conductivity of various compositions was measured.
  • the liquid composition solution not separated or solidified was taken out of the dry box again and the electrical conductivity was measured.
  • a conductivity meter (made by CDM210 Radoometer) was used for the measurement of electrical conductivity.
  • XE-100 (manufactured by R adiome ter) was used for the measurement cell.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium trifluoromethanesulfonyl triborate prepared in Example 3 and propylene carbonate were mixed at various concentrations in a nitrogen atmosphere dry box with a dew point of 1-60 or less. did.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • the mixed concentrations were as listed in Table 2, and the electrical conductivity of various compositions was measured in the same manner as in Example 19. [Table 2]
  • the water content of the mixed solution was measured with a luffier moisture meter to confirm that it was 30 ppm or less.
  • the mixed concentrations were as shown in Table 3, and the electrical conductivities of the various compositions were measured in the same manner as in Example 19.
  • N-Methoxymethyl-N_methylpyrrolidinum crochet prepared in Example 4 The electrical conductivities of the various compositions were measured in the same manner as in Example 19. except that rifluoroborate and propylene carbonate were used.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium pentafluorotrifluoroborate prepared in Example 6 and ethylmethyl carbonate were used in the same manner as in Example 19 except that the electricity of various compositions was Conductivity was measured.
  • the electrical conductivity of the various compositions was determined in the same manner as in Example 19 except that N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate and ethylmethyl carbonate produced in Example 8 were used. It was measured.
  • N-Methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate, ethylmethyl carbonate, and dimethyl carbonate prepared in Example 8 were prepared at various concentrations with a dew point of 1 6 O: Mixed in an atmospheric dry box. After mixing, remove the glass containers containing various solutions from the dry box and immerse them in a thermostatic chamber. Pickled. 'Hold the thermostat at 25, 0, 1 and 30 for 5 hours, and check the condition visually. Each composition was classified into a composition that maintained a liquid state at 130, a composition that solidified between 30 and 0, a composition that solidified at 0, and a composition that separated into phases.
  • Figure 6 shows the relationship between the mixed concentration of N-methoxymethyl and N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate, ethylmethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and the results of visual observation.
  • the horizontal axis is the concentration of N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate
  • the vertical axis is the weight ratio of dimethyl carbonate in the mixed solvent consisting of ethylmethyl carbonate and dimethyl carbonate.
  • a line with a vertical axis of 0 indicates that the solvent is only ethyl methyl carbonate.
  • the region represented by the following formula is liquid when the region is 130. Indicates.
  • Example 10 The electrical conductivity of each composition was measured in the same manner as in Example 19 except that N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium antimonate and ethylmethyl carbonate produced in 10 were used. .
  • Example 11 N-Ethyl_N-methoxymethylpyrrolidinum black mouth prepared in 1
  • the electrical conductivity of various compositions was measured in the same manner as in Example 19 except that trifluoroborate and dimethyl carbonate were used. . [Table 1 7]
  • Example 11 N_Ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinumcrophth prepared in 1 Except for using trifluoroborate and ethylmethyl carbonate, the electrical conductivity of various compositions was measured in the same manner as in Example 19 It was measured.
  • Example 19 The electrical conductivities of various compositions were measured in the same manner as in Example 19 except that N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate and dimethyl carbonate produced in Example 12 were used.
  • Example 21 In the same manner as in Example 19 except that N-ethyl-N-methoxymethylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate and ethylmethyl carbonate produced in Example 12 were used, the electrical conductivity of various compositions was measured. It was measured. ' [Table 21]
  • Example 19 The same procedure as in Example 19 was conducted except that N_ethyl _N-methoxymethylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate prepared in Example 12 and ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate were used. The electrical conductivity of various compositions was measured.
  • Example 40 60 16. 2 1 0.6 solid
  • Example 14 Electrical conductivity of various compositions in the same manner as in Example 19 except that N_ethyl_N_methoxymethylpyrrolidinium hexafluoroarsenate and dimethyl carbonate prepared in Example 4 were used. Was measured.
  • Example 14 Electrical conductivity of various compositions in the same manner as in Example 19 except that N-edilu N-methoxy.methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate and ethylmethyl carbonate prepared in Example 4 were used. The degree was measured. [Table 26]
  • Example 15 N-Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinum black mouth prepared in Example 15 The electrical conductivities of various compositions were measured in the same manner as in Example 19 except that trifluoroborate and dimethyl carbonate were used. .
  • Example 15 5 N-Ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinum black mouth prepared in Example 15 5 The electrical conductivity of various compositions was measured in the same manner as in Example 19 except that trifluoroborate and ethylmethyl carbonate were used. It was measured. [Table 2 8]
  • Example 19 In the same manner as in Example 19 except that N-ethoxymethyl_N_methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate prepared in Example 16 and propylene carbonate were used, the electrical conductivities of various compositions were measured. It was measured.
  • Example 4 8-Various compositions were prepared in the same manner as in Example 19 except that N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate and dimethyl carbonate prepared in Example 6 were used. Electrical conductivity was measured. [Table 30]
  • Example 1 The electrical conductivities of various compositions were measured in the same manner as in Example 19 except that N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate and ethylmethyl carbonate produced in Example 6 were used. did.
  • Example 16 The same as Example 19 except that N_ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate prepared in Example 6 and ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate were used. The electrical conductivity of various compositions was measured. [Table 3 2]
  • Example 17 The electrical conductivity of various compositions was measured in the same manner as in Example 19 except that N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate and dimethyl carbonate produced in Example 7 were used. did.
  • Example 1 N-ethoxymethyl-N-methylpyrrolidi produced in 8 :! Umhexa
  • the electrical conductivities of various compositions were measured in the same manner as in Example 19 except that fluoroarsenate and dimethyl carbonate were used.
  • the electrical conductivity of the various compositions was determined in the same manner as in Example 19 except that N_ethoxymethyl_N_methylpyrrolidinium hexafluoroarsenate and ethylmethyl carbonate prepared in Example 18 were used. It was measured.
  • N-methylpyrrolidine (Reagent: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 31.108 was dissolved in 124.308 and replaced with nitrogen.
  • 61.22 g of lower chloromethyl ether (reagent: manufactured by Aldrich) was added dropwise over 1 hour. The temperature was gradually raised, and the mixture was stirred at 60 to 70 ° C for 37 hours to complete the reaction. The resulting solid was cooled to room temperature and filtered off under nitrogen. After washing with 70 g of toluene, it was dried under reduced pressure (brown solid 78.99 g). The resulting solid was suspended in 200 g of acetone, stirred and washed at room temperature, nitrogen It was filtered off (repeated twice X).
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium hexafluorophosphate prepared in Example 8 was mixed with ethylmethyl carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 to a concentration of 2M. It was dissolved and the electrochemical stability was measured. The preparation was carried out in a nitrogen atmosphere dry box with a dew point of 1-60 or less. The water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less. Electrochemical stability was measured using a three-electrode electrochemical cell. As a working electrode, [Phi 1. 0 mm, electrode area 0.
  • Example 56 N-methoxymethyl_N_methylpyrrolidinium hexafluorophosphate prepared in Example 8 was dissolved in ethyl methyl carbonate to a concentration of 2 M, and electrochemical stability was measured. It was. The preparation was carried out in a nitrogen atmosphere dry box with a dew point of 160 or less. The water content of the mixed solution was measured with a force Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less. The electrochemical stability was measured in the same manner as in Example 55, and the results are shown in FIG.
  • N, N, N-triethyl-N-methylammonium tetrafluoroborate produced in Comparative Example 3 was dissolved in propylene carbonate to a concentration of 1.5 M, and electrochemical stability was measured.
  • the preparation was conducted in a dry box with a dew point of 160 and the following nitrogen atmosphere.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • the electrochemical stability was measured in the same manner as in Example 55, and the results are shown in FIG.
  • N-methoxymethyl_N-methylpyrrolidinum crochto synthesized in Example 4 Trifluoroborate and ethylmethyl carbonate are mixed so that the dew point is 70:30 by weight ratio—
  • the solution was prepared at 60 in the following nitrogen atmosphere dry box.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer-one moisture meter, and it was confirmed that it was 30 ppm 'or less.
  • An electric double layer capacitor 1 having the structure of FIG. 1 was produced using the above electrolyte. Electrode 1 and Electrode 2 were coated with aluminum paste at a thickness of 150 mm and dried after a paste was obtained by kneading together with a conductive material mainly composed of activated carbon, a binder, and N-methylpyrrolidone. The sheet-like electrode obtained in this way is cut out into a disk shape.
  • the container body 1 ', container body 2, spacer 1 and spring are all made of stainless steel, and the separator is made of polypropylene nonwoven fabric.
  • the electric double layer capacitor was assembled in a glove box filled with argon gas.
  • Electrode 1 Electrode 2, Container body 1, container body 2, spring, and spacer were vacuum dried for 24 hours under heating at 120, and then brought into the glove box.
  • the electrolytic solution prepared above was impregnated in Electrode 1, Electrode 2 and Separation Overnight, and container 1 and container 2 were caulked with a gasket in the configuration shown in FIG. 1 to obtain an electric double layer capacity.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate synthesized in Example 5 and propylene carbonate were mixed at a weight ratio of 40:60, and the dew point was _
  • the solution was prepared at 70 in the following nitrogen atmosphere dry box.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • An electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57 except that the electrolyte prepared in the present example was used instead of the electrolyte used in Example 57.
  • Example 5 N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroaluminate synthesized in Example 5 and ethylmethyl carbonate were mixed so that the dew point was 60:40 by weight ratio—
  • the solution was prepared at 60 in the following nitrogen atmosphere dry box.
  • the water content of the mixed solution was measured with a Karl Fischer-one moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • An electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57 except that the electrolyte prepared in the present example was used instead of the electrolyte used in Example 57.
  • the solution was prepared in a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of 1700 and a temperature of 20 ° C.
  • the water content of the solution after mixing was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • the above adjustments were made in this example.
  • An electric double layer capacitor was obtained in the same manner as in Example 57 except that the produced electrolyte was used.
  • Example 57 an electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57, except that the electrolytic solution prepared in Example 55 was used instead of the electrolytic solution prepared in Example 57.
  • Example 57 an electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57, except that the electrolytic solution prepared in Example 56 was used instead of the electrolytic solution prepared in Example 57.
  • Example 57 an electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57 except that the electrolytic solution prepared in Comparative Example 4 was used instead of the electrolytic solution prepared in Example 57. '
  • the leakage current value was measured.
  • the leakage current value was measured at 25 ° C.
  • the coin cell was immersed in a thermostat set to the specified temperature and held for 4 hours, after which charging / discharging of the electric double layer capacity was started. Current density a constant current charge of 0. 5mAcm_ 2, switched to constant voltage charging when the voltage is 2. reaches 5 V. 2.
  • the solution was prepared at 0 in the following nitrogen atmosphere dry box.
  • the water content of the solution after mixing was measured with a Karl Fischer moisture meter, and it was confirmed that it was 30 ppm or less.
  • An electric double layer capacitor was obtained in the same manner as in Example 57 except that instead of the electrolytic solution used in Example 57, the electrolytic solution prepared in the present example was used.
  • Example 7 N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide synthesized in Example 7 and propylene carbonate were mixed so that the mixing composition was 40:60 by weight ratio. However, it was prepared in the following nitrogen atmosphere dry box at 70. Measure the water content of the mixed solution with a Karl Fischer moisture meter. It was confirmed that it was below pm. Instead of the electrolytic solution used in Example 57, an electric double layer capacity was obtained in the same manner as in Example 57 except that the electrolytic solution prepared above was used in this example.
  • the i R loss was measured for the coin-type electric double-layer capacitor manufactured in Example 58, Example 60, Example 63, Example 64 and Comparative Example 5.
  • the charge / discharge measurement of the electric double layer capacity was performed at 0 ° C in a thermostatic chamber. Current density a constant current charge of 0. 5mAc m_ 2, was switched to constant voltage charging when the voltage 2. reaches 5 V. 2. After holding at 5 V for 90 minutes, discharge 0.5 mAcm— 2 at a constant current, switch to low voltage discharge when the voltage reaches 0.1 V, and hold at 0.IV for 90 minutes .
  • the above charging / discharging was combined into one cycle.
  • the iR loss immediately after the fourth cycle discharge was measured. The results are shown in Table 41. Table 14 shows the results of comparison of the iR losses of Example 58, Example 60, Example 63, and Example 64 when the iR loss immediately after the fourth cycle discharge in Comparative Example 5 was set to 100. It was shown to.
  • N-methoxymethyl-N-methylpyrrolidinium pentafluorotrifluoroborate prepared in Example 6 and ethylmethyl carbonate were mixed so that the dew point was 60:40 by weight.
  • the solution was prepared at 60 in the following nitrogen atmosphere dry box.
  • the water content of the solution after mixing was measured with a Karl Fischer moisture meter and confirmed to be 30 ppm or less.
  • the electric double layer capacitor 2 is composed of a cylindrical glass container 19, a cylindrical screw cap 20, an electrode winding body 21, strip-shaped electrical leads 2 2 and 2 3, and an electrolyte.
  • the electrode winding body 21 is composed of two strips sandwiching a fluororesin winding core 24, a strip-shaped positive electrode sheet 25, a strip-shaped negative electrode sheet 26, and a strip-shaped positive electrode sheet 25. It consists of separators 27 and 28. These components are wound around the core 24 in the order shown in FIG. 4 and fixed with a fluororesin tape.
  • the positive electrode sheet 25 and the negative electrode sheet 26 are made of a paste obtained by kneading together with a conductive material mainly composed of activated carbon, a binder, and N-methylpyrrolidone into an aluminum foil having a thickness of 30 m. It was obtained after coating at a thickness of 50 m and drying. As shown in FIG. 4, the development of the positive electrode sheet 25 and the negative electrode sheet 26 has a strip-shaped electric lead portion where no electrode layer is present.
  • each of the above components was sufficiently vacuum-dried and then introduced into a nitrogen atmosphere dry box having a dew point of 160 or less, and the electric double layer capacitor 2 was assembled as follows. That is, after inserting the electrode winding body 21 into the cylindrical glass container 19, the electrolyte obtained in Example 13 was injected, and the electrolyte was soaked into the details of the electrode in the dry box front chamber. And impregnated under reduced pressure.
  • the cylindrical glass container was sealed with a cylindrical screw cap 20 through a fluororesin seal tape at the screw-type sealing part of the cylindrical glass container.
  • a charge / discharge test and measurement of leakage current were performed on the electric double layer capacitor manufactured by the above method. All measurements were performed in a nitrogen atmosphere dry box. Charging / discharging of the electric double layer capacity was performed under the following conditions. That is, the current density is 0. 5 mA cm was treated with constant current charge one 2, switched to constant voltage charging when the voltage reaches 2. 5 V. 2. After holding 3 0 0 minutes 5 V, 0. 5 mA was treated with constant current discharge cm one 2, voltage is held 3 0 0 minutes to the constant voltage discharge switch 0 V when it reaches 0 V . The capacitance was calculated from the integrated value of electrical energy during discharge. The leakage current value was measured as follows. That, 0. 5 mA cm one second voltage a constant current charging is 2.
  • Example 65 an electric double layer capacity 2 was obtained in the same manner as in Example 65 except that the electrolytic solution prepared in Comparative Example 4 was used instead of the electrolytic solution used.
  • the charge / discharge test and the measurement of the leakage current value were performed in the same manner as in Example 57.
  • FIG. 2 A coin-type lithium secondary battery having the structure shown in FIG. 2 was manufactured.
  • 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
  • 18 is a spring.
  • Figure 2 A lithium secondary battery was prepared according to the following procedure.
  • the positive electrode can 14, the negative electrode can 15, the spacer 17 and the spring 18 were made of stainless steel.
  • As the negative electrode 12 a lithium metal foil having a thickness of 200 m cut into a circular shape was used. Next, fabrication of positive electrode 11 is shown.
  • L i Co o 2 powder, conductive additive acetylene black, and binder PV d F were mixed at a weight ratio of 85: 10: 5, and N-methylpyrrolidone was added to form a paste-like bowl. This was uniformly coated on an aluminum foil having a thickness of 30 zm using an electrode coating application overnight. This was vacuum-dried at 12 Ot: for 8 hours, and then cut into a circular shape with an electrode punching machine to obtain a positive electrode 11. The separator and the cut out positive electrode are impregnated with the electrolytic solution obtained in Example 66. A positive electrode was placed on the bottom surface of the positive electrode can 14, a porous separator 11 was placed thereon, and then a gasket 16 was inserted.
  • the battery prepared above was subjected to a charge / discharge test as follows. Charging was performed at a constant current of 0.2 1 mA, and when the voltage reached 4.2 V, constant voltage charging was performed at 4.2 V for 30 minutes. Discharging was performed at a constant current of 0.2 1 mA until the voltage reached 3 V. When the voltage reached 3 V, it was held at 3 V for 30 minutes, and the above charging and discharging were combined to make one cycle.
  • the charge / discharge curve of Example 66 is shown in FIG. Industrial applicability
  • the quaternary ammonium salt represented by the formula (1) of the present invention and an electrolytic solution containing the quaternary ammonium salt have high electrical conductivity and excellent solubility in a chain carbonate which is a solvent with high withstand voltage Excellent reliability at low temperatures, high withstand voltage, and suitable as an electrolyte for electrochemical devices.

Description

明 細 書 第 4級アンモニゥム塩、 電解質、 電解液並びに電気化学デバイス 技術分野
本発明は、 第 4級アンモニゥム塩、 電解質、 電解液並びに電気化学デバイスに 係る。 詳しくは、 有機溶媒に対する溶解性が高く、 耐電圧、 電気伝導性が高い電 解質として使用できる機能性材料に関する。 ' 背景技術
近年、 バッテリーやキャパシ夕をはじめとする電気化学デバイスの出力密度、 エネルギー密度向上の要求が高まっており、 耐電圧性の観点から電解液は水系よ りも有機系が多用されてきている。 有機電解液としてはプロピレンカーボネート などの有機溶媒にアルカリ金属塩や固体アンモニゥム塩を溶解させた例が挙げら れ、 前者はリチウムイオン電池用の電解液として、 後者は電気二重層キャパシ夕 用の電解液として使用されている。 有機電解液は水系に比べて電気伝導性が劣つ ており, 電気伝導性を向上するために有機溶媒や電解質に関する研究が数多くお こなわれてきた。
固体状電解質を溶媒に溶解させた非水電解液では、 電解液の電気伝導性は電解 質の濃度とともに変化する。 濃度の上昇とともに電解液中のイオン濃度が増加す ることによって電気伝導度が増加するがやがて極大点に達する。 電気伝導度が極 大点に達レ減少し始めるのは電解液中にイオンの数が増すにつれて、 溶媒ーィォ ン、 イオン一イオン間の相互作用の増大によって電解質が解離しにくくなり、 同 時に電解液の粘度が増加するためと考えられている。 電解質濃度がさらに増加す るとそれ以上解離できなくなり、 電解質濃度が飽和する。 したがって電解質濃度 を高めようとした場合には電解質が溶解しにくくなるといった問題があった。 ま た高濃度の電解質を溶解させた電解液を低温環境下で使用すると塩の析出が生じ、 電解液の電気伝導性が悪くなつてしまうといった問題も生じる。 電解質の解離度 を高めるには通常高誘電率溶媒が好まれ、 プロピレンカーボネート、 エチレン力 ーポネート、 ァープチロラクトン等が使われてきた。 また電解質にはテトラェチ ルアンモニゥムテ卜ラフルォロボレ一卜や卜リエチルメチルアンモニゥムテ卜ラ フルォロボレ一卜等が好適に用いられてきたが、 これらの電解質は高誘電率溶媒 には比較的溶解するものの、 常温において 2 M程度が限界であり、 それ以上の濃 度、 又は低温域では結晶の析出が生じるといった不具合があった。 また低誘電率 溶媒にはほとんど溶解せず、 電解液としては使用できないレベルであった。 また高電圧を求める使用において、 溶媒にプロピレンカーボネ一卜、 エチレン カーボネート、 ァ—プチロラクトン等を使用した場合、 電解質を高耐電圧タイプ に変換しても溶媒の分解電圧に支配されてしまい、 従来のキャパシ夕の動作電圧 は 2 . 5 V程度が上限であった。 2 . 5 Vを超える電圧で動作させると電解液 (主 に溶媒) の電気化学的分解が起こり性能の著しい劣化、 ガス発生等の好ましくな い現象が発生する。 ハイブリッド自動車、 電気自動車のような移動体のエネルギ ーストレ一ジデバイスとしてのキャパシ夕の応用においてはエネルギー密度の向 上が求められており、 動作電圧の向上はエネルギ一密度を向上させる有効な手段 である.が、 従来の電解液では耐電圧を向上することが不可能であり、 より耐電圧 の高い、 電解質、 溶媒が求められていた。 キャパシ夕の静電エネルギーは、 耐電 圧の 2乗に比例するので、 少しの耐電圧の向上であっても切望されている。 より 耐電圧の高い溶媒としてェチルメチルカ一ボネート等の鎖状カーボネー卜が挙げ られるが、 誘電率の低いこれらの溶媒には従来のテトラエチルアンモニゥムテ卜 ラフルォロポレー卜や卜リエチルメチルアンモニゥムテトラフルォロボレ一ト等 といった電解質は溶解度が低く、 電解液としては使用できないレベルであった。 近年、 融点を常温近傍にもつ塩、 或いは融点が常温以下である塩(常温溶融塩) が見出されている。 こうした塩は常温において固体であっても通常の電解質に比 ベて高濃度に有機溶媒に溶解することが知られている。 また常温溶融塩は特定の 有機溶媒とは任意の割合でまざり合う。 それゆえ、 従来の固体状電解質を有機溶 媒に溶解しても達成できなかった高濃度の電解液が得られ、 しかも高濃度であり ながら低温環境下でも塩が析出するといつた問題が生じにくい。 さらに常温溶融 塩は塩そのものが液体であるため、 塩単体を電解液として使用することも可能で ある。
例えば、 アルコキシアルキル基を導入した脂肪族アンモニゥム塩は非水系有機 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にくいことが記載され ている (特許文献 1参照)。 しかし、 該文献では、 該常温溶融塩を耐電圧の低い溶 媒であるプロピレンカーボネートについて評価している。
上述の通りキャパシ夕のエネルギー密度を向上するには耐電圧が高い溶媒を使 用することは重要である。 その一方、 電解液の電気伝導度を高めることも有効な 手法として挙げられる。 キャパシ夕は二次電池と比較して大電流で充放電できる ことが大きな特徴のひとつであるが、 大電流で放電すると抵抗によって損失する エネルギーが大きくなる。 極端に言えば、 せっかくキャパシ夕にエネルギーを蓄 えても大半が抵抗熱によって失われてしまうことになる。 したがって、 キャパシ 夕の抵抗を低減することはキャパシ夕に蓄えられたエネルギーのうち実質的に利 用できるエネルギーを高めることに繋がり、 電解液の電気伝導度を高めることは 重要 ciなる。 一
〔特許.文献 1〕 WO 0 2 Z 0 7 6 9 2 4号公報
本発明の目的は、 高い電気伝導性を持つだけでなく、 耐電圧の高い溶媒である 鎖状カーボネ一卜への溶解性に優れ、 低温での信頼性に優れ、 耐電圧の高い電解 液及び電気化学デバイスを提供することにある。 発明の開示
本発明は、 以下の発明に係る。
1 . 式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩
Figure imgf000006_0001
(式中、 R1は、 炭素数 1から 4の直鎖又は分岐のアルキル基を示し、 R2は、 炭 素数 1から 3の直鎖又は分岐のアルキル基を示す。 X は、 CF3C〇2_、 CF3 S〇3BF3-、 C 1 BF3-、 A 1 F4-、 CF3BF3 -、 C2F5BF3 -、 N ( SO 2F) 2—、 PF6—、 A s F6—又は S b F6 を示す。)
2. 式 (2) で表される第 4級アンモニゥム塩。
Figure imgf000006_0002
(式中、 X は、 上記 同じ。 Meは、 メチル基を示す。)
3. 式 (1) 及び式 (2) で表される第 4級アンモニゥム塩の少なくとも 1種と、 有機溶媒とを含んでなることを特徴とする組成物。
本発.明は、 式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩に係り、 またこれを含む 電解液に係る。
(1)
Figure imgf000006_0003
(式中、 R1は、 炭素数 1から 4の直鎖又は分岐のアルキル基を示し、 R2は、 炭 素数 1から 3の直鎖又は分岐のアルキル基を示す。 X は、 CF3C〇2—、 CF3 S〇3BF3-、 C 1 BF3—、 A l F4-、 CF3BF3—、 C2F5BF3—、 N (SO 2F) 2―、 PF6—、 A s F6—又は S b F6 を示す。)
R 1で示される炭素数 1から 4の直鎖又は分岐のアルキル基としては、 メチル 基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i s o—プロピル基、 n—プチル基、 s e c— ブチル基、 t e r t 一ブチル基を挙げることができる。 好ましくは、 炭素数 1〜 3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が良い。 より好ましくは、 メチル基又はェ チル基が良い。 - R 2で示される炭素数 1から 3の直鎖又は分岐のアルキル基としては、 メチル 基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i s o—プロピル基を挙げることができる。 好 ましくは、 メチル基又はェチル基が良い。
本発明の第 4級アンモニゥム塩としては、 N—メトキシメチルー N—メチルビ ロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリ ジニゥムトリフルォロアセテート、 N—メトキシメチルー N—n—プロピルピロ リジニゥムトリフルォロアセテート、 N—メトキシメチルー N— i s o—プロピ ルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N— n—ブチルー N—メトキシメチ ルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N— i s o—ブチル _ N—メトキシ メチルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、' N - t e r tーブチルー N—メ トキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメ夕ンスルフォニ ルトリ.フルォロボレート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムトリ フルォロメタンスルフォニルトリフルォロポレート、 N—メトキシメチルー N— η—プロピルピロリジニゥム卜リフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ 一卜、 Ν—メトキシメチルー N— i s ο—プロピルピロリジニゥムトリフルォロ メタンスルフォニルトリフルォロボレ一卜、 N— η—ブチルー N—メトキシメチ ルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレート、 Ν— i s o—ブチル一 N—メトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフ ォニルトリフルォロポレート、 N— t e r t—ブチルー N—メトキシメチルピロ リジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレート、
N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレート、 N—ェチル一 N—メトキシメチルピロ.リジニゥムクロ口トリフルォロボレート、 N—メトキシメチルー N—n—プロピルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ ート、 N—メトキシメチル一 N— i s o—プロピルピロリジニゥムクロロトリフ ルォロボレ一卜、 N— n—ブチル _ N—メトキシメチルピロリジニゥムクロ口ト リフルォロボレー卜、 N— i s o—ブチルー N—メトキシメチルピロリジニゥム クロ口トリフルォロボレート、 N _ t e r t—ブチルー N—メトキシメチルピロ リジニゥムクロ口トリフルォロボレート、'
N—メトキシメチル一 N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネー卜、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N—メトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネ ート、 N—メトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムテトラフルォ ロアルミネート、 N— n—ブチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアルミネート、 N _ i s o—ブチルー N—メトキシメチルピロリジニゥム テトラフルォロアルミネー卜、 N— t e r t —プチル—N—メトキシメチルピロ リジニゥムテトラフルォロアルミネー卜、
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォ ロボレート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメチ ルト Uフルォロボレート、 N—メトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥ ムトリフルォロメチルトリフルォロボレート、 N—メトキシメチルー N— i s o 一プロピルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボレート、 N—n— ブチル— N—メトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボ レート、 N— i . s o—ブチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロ メチルトリフルォロボレー卜、 N— t e r t —ブチル一N—メ卜キシメチルピロ リジニゥム卜リフルォロメチルトリフルォロボレ一ト、
N—メトキシメチル一 N—メチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチルトリフル ォロボレ一卜、 N—ェチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロ ェチル卜リフルォロボレ一卜、 N—メトキシメチルー N— n—プロピルピロリジ ニゥムペン夕フルォロェチルトリフルォロボレート、 N—メトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムペン夕フルォロェチルトリフルォロボレ一ト、 N— n—ブチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチル卜リ フルォロボレー卜、 N— i s o—プチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムぺ ンタフルォロェチル卜リフルォロボレート、 N— t e r t—ブチルー N—メトキ シメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチル卜リフルォロボレー卜、
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) ィ ミド、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニ ル) イミド、 N—メ卜キシメチル— N— n—プロピルピロリジニゥムビス (フル ォロスルホニル) イミド、 N—メ卜キシメチルー N— i s o—プロピルピロリジ ニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— n —プチルー N—メトキシメチ ルピロリジニゥムビス (フルォ□スルホニル) イミド、 N— i s o—プチル— N —メトキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— t e r t 一ブチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロアセテー ト、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N—ェトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムトリフルォロアセテ一ト、 N—ェ.卜キシメチル— N— i s o—プロピルピロリジニゥムトリフルォロアセテ 一卜、 N— ίΐ—ブチルー N—ェトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテ 一卜、 N— i s o—ブチル—N—エトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロア セテ一ト、 N— t e r t—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムトリフル ォロアセテート、
N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニ ルトリフルォロボレー卜、 N—エトキシメチル一 N—ェチルピロリジニゥム卜り フルォロメタンスルフォニルトリフルォロポレー卜、 N—ェトキシメチルー N— n —プロピルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ ート、 N—ェトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムトリフルォロ メタンスルフォニル卜リフルォロボレー卜、 ' N— n—ブチルー N—ェ..トキシメチ ルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレ一ト、 N— i s o—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフ 才ニル卜リフルォロボレ一卜、 N— t e r t —ブチル—N—ェトキシメチルピロ リジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレート、
N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレート、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレー卜、 N—ェトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ ート、 N—エトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムクロ口トリフ ルォロボレート、 N—n—プチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムクロ口ト リフルォロボレート、 N— i s o—ブチルー N—ェ卜キシメチルピロリジニゥム クロ口トリフルォロボレート、 N— t e r t—ブチルー N—エトキシメチルピロ リジニゥムクロ口トリフルォロボレー卜、
N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N—エトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N—ェ卜キシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネ ート、 N—エトキシメチル一 N— i s o—プロピルピロリジニゥムテ卜ラフルォ ロアルミネート、 N—n—ブチルー N—ェトキシメチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアル.ミネ一卜、 N— i s o—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥム テトラフルォロアルミネー卜、 N— t e r t—ブチルー N—ェ卜キシメチルピロ リジニゥムテトラフルォロアルミネート、
N—ェ卜キシメチル— N—メチルピロリジニゥム卜リフルォロメチルトリフルォ ロボレート、 N—エトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムトリフルォロメチ ルトリフルォロボレ一ト、 N—ェトキシメチルー N _ n—プロピルピロリジニゥ ム卜リフルォロメチル卜リフルォロボレ一卜、 N—ェトキシメチルー N— i s o 一プロピルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロポレート、 N—n— プチルー N—エトキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロメチルトリフルォロボ レート、 N— i s o—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロ メチルトリフルォロポレート、 N _ t e r t—ブチルー N—ェトキシメチルピロ リジニゥムトリフルォ口人チルトリフルォロボレート、
N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペンタフルォロェチルトリフル ォロボレート、 N—エトキシメチル一 N—ェチルピロリジニゥムペン夕フルォロ ェチルトリフルォロボレート、 N—エトキシメチル— N— n—プロピルピロリジ ニゥムペン夕フルォロェチルトリフルォロボレート、 N—ェトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムペン夕フルォ□ェチルトリフルォロボレート、 N _ n—ブチルー N—ェ卜キシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチル卜リ フルォロボレート、 N— i s o—ブチル—N—エトキシメチルピロリジニゥムぺ ン夕フルォロェチルトリフルォロボレ一ト、 N— t e r t —ブチル— N—ェ卜キ シメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチル卜リフルォロボレ一卜、
N _ェ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) ィ ミド、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニ ル) イミド、 N—エトキシメチル— N _ n—プロピルピロリジニゥムビス (フル ォロスルホニル) イミド、 N—エトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジ ニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— n—ブチルー N—ェトキシメチ ルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— i s o—ブチルー N —エトキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— t e r t—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N—メチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロア セテート、 N—ェチルー N— n —プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロ アセテート、 N— n—プロビル— N—n—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リ フルォロアセテート、 N— i s o—プロピル一 N—n—プロポキシメチルピロリ ジニゥムトリフルォロアセテート、 N— n—ブチルー N— n—プロポキシメチル ピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N— i s o—ブチルー N— n—プロボ キシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテー卜、 N— t e r t—ブチルー N - 一 n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 JP2006/300664
10
N—メチルー N— n—プロポキシメチルピロりジニゥムトリフルォロメ夕ンスル フォニルトリフルォロボレ一ト、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロリ ジニゥム卜リフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ一卜、 N— n—プロ ピル一 N— n —プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメ夕ンスルフォニ ルトリフルォロボレート、 N— i s o—プロピル一 N— n _プロボキシメチルピ 口リジニゥム卜リフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ一ト、 N— n— ブチル—N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメ夕ンスルフォ ニル卜リフルォロボレー卜、 N— i s o—ブチルー N— n—プロボキシメチルピ ロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ一卜、 N— t e r tーブチルー N—n —プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメタンス ルフォニル卜リフルォロボレ^"卜、
N—メチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口卜リフルォロボレ 一ト、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォ ロボレ一ト、 N— n—プロピル— N _ n—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ 口トリフルォロボレート、 N— i s o—プロピル— N— n —プロポキシメチルビ ロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ一卜、 N— n—ブチルー N—n—プロポキ シメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ一ト、 N— i s o—ブチルー N 一 n—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ一ト、 N— t e r t —ブチル—N— n —プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボ レー卜、
N—メチル—N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネ 一卜、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロりジニゥムテトラフルォロア ルミネート、 N— n —プロピル— N—n—プロポキシメチルピロリジニゥムテト ラフルォロアルミネ一卜、 N— i s o—プロピル— N— n—プロポキシメチルピ 口リジニゥムテ卜ラフルォロアルミネー卜、 N— n—ブチルー N— n—プロポキ シメチルピロリジニゥムテ卜ラフルォロアルミネート、 N— i s o—ブチルー N 一 n—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N— t e r t 一ブチル— N— n—プロポキシメチルピ13リジニゥムテ卜ラフルォロアルミ ネー卜、
N—メチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロメチル卜リ フルォロボレート、 N—ェチル—N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリ フルォロメチルトリフルォロポレー卜、 N _ n—プロピル一 N— n—プロポキシ メチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボレ一卜、 N— i s o— プロピル— N—n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフ ルォロボレ一卜、 N—n—ブチル—N—n—プロポキシメチルピロリジニゥムト リフルォロメチルトリフルォロボレート、 N— i s o—プチルー N— n—プロボ キシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N— t e r t—ブチル —N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボ レート、
N—メチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチルト リフルォロボレ一卜、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムぺ ン夕フルォロェチルトリフルォロボレート、 N— n—プロピル一 N— n—プロボ キシメチルピロリジニゥムペンタフルォロェチルトリフルォロボレート、 N— i s o—プロピル一 N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチ ルトリフルォロボレート、 N—n—ブチル一 N— n—プロポキシメチルピロリジ ニゥムペン夕フルォロェチル卜リフルォロボレー卜、 N— i s o—プチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムペンタフルォロェチル卜リフルォロポレー 卜、 N—!; e r t —ブチル—N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムペンタフ ルォロェチルトリフルォロボレー卜、 N—メチルー N— n—プロポキシメチルビ ロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N—ェチルー N— n —プロボ キシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— n—プロピ ルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミ ド、 N— i s o—プロピル一 N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フ ルォロスルホニル) イミド、 N— n—プチルー N— n—プロボキシメチルピロリ ジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— i s o—ブチル— 1^ - 11」プ 口ポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— t e r t 一ブチル _ N—n —プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニ ル) イミド、
N—メチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテ ート、 N—ェチルー N— i s ひ一プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロ ァセテ一卜、 N— n—プロピル一 N— i s o —プロポキシメチルピロリジニゥム 卜リフルォロアセテート、 N— i s o—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチ ルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N— n—ブチルー N— i s o—プロ ポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテート、 N— i s o—ブチル— N - i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロアセテート、 N— t e r t—プチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロアセ テート、
N—メチル一 N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメタン スルフォニルトリフルォロボレ一卜、 N—ェチル— N— i s o—プロポキシメチ ルビロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレ一ト、 N— n—プ.口ピル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロメ夕 ンスルフォニルトリフルォロボレート、 N— i s o—プロピル一 N— i s o—プ ロボキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボ レー卜、 N—n—ブチル—N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフ ルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレ一ト、 N— i s o—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロメタンスルフォニルトリフ ルォロボレ一卜、 N— t e r t—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムトリフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレ一ト、
N—メチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥム'クロ口トリフルォロ ポレー卜、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口ト リフルォロボレート、 N _ n—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムクロ口トリフルォロボレー卜、 N— i s o—プロピル一 N— i s プ 口ポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレート、 N— n—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレート、 N ― i s o—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフ ルォロボレート、 N— 1; e r t —ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムクロ口トリフルォロボレ一卜、
N—メチル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアル ミネート、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアルミネ一卜、 N— n—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチノレピロリ ジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N— i s o—プロピル一 N— i s o—プ 口ポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネー卜、 N— n—ブチルー N - i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネート、 N 一 i s o—プチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムテトラフルォ ロアルミネート、 N— t e r t—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムテトラフルォロアルミネ一卜、
N—メチル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフルォロメチル 卜リマルォロボレート、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニ ゥム卜リフルォロメチル卜リフルォロボレ一ト、 N— n—プロピル一 N— i s o 一プロポキシメチルピロリジニゥム卜リフルォロメチル卜リフルォロボレ一卜、 N— i s o—プロピル一 N _ i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムトリフル ォロメチルトリフルォロボレー卜、 N— n—ブチルー N— i s o—プロポキシメ チルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロポレー卜、 N— i s o—ブ チルー N—〖 s o—プロポキシメチルピロりジニゥムトリフルォロメチルトリフ ルォロボレ一卜、 N— t e r t—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボレー卜、
N—メチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムペンタフルォロェチ ル卜リフルォロボレート、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジ ニゥムペンタフルォロェチルトリフルォロボレー卜、 N— η —プロピル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチル卜リフルォロボレ —ト、 N— i s o—プロピル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムぺ ン夕フルォロェチルトリフルォロボレー卜、 N— n—ブチルー N— i s 0 —プロ ポキシメチルピロリジニゥムペンタフルォロェチルトリフルォロボレート、 N— i s o —ブチル _ N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムペン夕フルォロ ェチルトリフルォロポレート、 N— t e r t—ブチルー N— i s o—プロポキシ メチルピロリジニゥムペンタフルォロェチルトリフルォロボレ一ト
N—メチル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスル ホニル) イミド、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムビ ス (フルォロスルホエル) イミド、 N— n—プロピル— N— i s o—プロポキシ メチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— i s o—プロピ ルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— n—プチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムビス(フ ルォロスルホニル) イミド、 N— i s o—ブチルー N— i s o—プロポキシメチ ルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミド、 N— t e r t—ブチルー N— s o—プロポキシメチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミ ド、
N—メ卜キシメチル一 N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ一卜、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフェート、 N—メトキシメチル— N— n —プロピルピロりジニゥムへキサフルォロホスフエ 一卜、 N—メトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフルォ 口ホスフェート、 N— n—プチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフエ一卜、 N— i s o—ブチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥム へキサフルォロホスフェート、 N— t e r t—ブチルー N—メ卜キシメチルピロ リジニゥムへキサフルォロホスフェート、
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネ一ト、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネート、 N—メトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネ —ト、 N—メトキシメチル— N— i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフルォ ロア一セネート、 N— n —ブチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアーセネート、 N— i s o—ブチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥム へキサフルォロアーセネート、 N— t e r t—ブチルー N—メトキシメチルピロ リジニゥムへキサフルォロアーセネート、
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト、 N—ェチル _ N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト、 N—メトキシメチルー N—n—プロピルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモ ネート、 N—メトキシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフル ォロアンチモネ一卜、 N— n—ブチル— N—メトキシメチルピロリジニゥムへキ サフルォロアンチモネート、 N— i s o—ブチルー N—メトキシメチルピロリジ ニゥムへキサフルォロアンチモネ一卜、 N— t e r t—ブチルー N—メトキシメ チルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネート、
N _エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフェート、 N - トキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ一卜、 N—エトキシメチル— N— n—プロピルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ ート、 N—エトキシメチル— N— i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフルォ 口ホスフェート、 N— n—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェート、 N— i s o—ブチルー N—エトキシメチルピロリジニゥム へキサフルォロホスフエ一卜、 N— t e r t—ブチルー N—エトキシメチルピロ リジニゥムへキサフルォロホスフェート、
N—ェトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネート、 N—ェ卜キシメチルー N—ェチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネー卜、 N—ェ卜キシメチル— N— n—プロピルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネ —卜、 N—ェ卜キシメチルー N— i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフルォ ロア一セネ一卜、 N— n—ブチルー N—ェトキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロア一セネート、 N— i s o—ブチル _ N—エトキシメチルピロリジニゥム へキサフルォロアーセネー卜、 N _ t e r t—ブチルー N—ェトキシメチルピロ リジニゥムへキサフルォロア一セネート、
N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一卜、 N—エトキシメチル— N—ェチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト、 N—ェトキシメチルー N— n—プロピルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモ ネート、 N—エトキシメチルー N _ i s o—プロピルピロリジニゥムへキサフル ォロアンチモネ一卜、 N _ n—ブチルー N—ェトキシメチルピロリジニゥムへキ サフルォロアンチモネート、 N— i s o—ブチルー N—ェ卜キシメチルピロリジ ニゥムへキサフルォロアンチモネ一卜、 N— t e r t—ブチルー N—ェトキシメ チルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト、
N—メチル _ N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ ート、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホ スフェート、 N— n—プロピル一 N _ n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキ サフルォロホスフエ一卜、 N— i s o—プロピル _ N _ n—プロポキシメチルビ 口リジ;!ゥムへキサフルォロホスフエ一卜、 N— n—ブチル _ N— n—プロポキ シメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフェート、 N— i s o—プチルー N - n一プロポキシメチルピ !□リジニゥムへキサフルォロホスフエ一ト、 N— 1: e r tーブチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフ エー卜、
N—メチル—N— n—プロボキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネ ート、 N—ェチルー N—n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロア ーセネート、 N— : n—プロピル一 N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキ サフルォロアーセネート、 N— i s o—プロピル— N— n—プロポキシメチルピ 口リジニゥムへキサフルォロアーセネ一卜、 N— n—ブチルー N— n—プロポキ シメチルピロリジニゥムへキサフルォロア セネート、 N— i s o—ブチル— N T/JP2006/300664
17
— n —プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネート、 N— t e r tーブチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロア一セ ネー卜、
N—メチルー N— n —プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモ ネート、 N—ェチルー N— n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロ アンチモネ一卜、 N— n—プロピル一 N— n—プロポキシメチルピロリジニゥム へキサフルォロアンチモネート、 N— i s o—プロピル— N— n—プロポキシメ チルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネート、 N _ n—ブチルー N— n― プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォ□アンチモネート、 N— i s o— ブチル— N—n —プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一 ト、 N— t e r t—ブチルー N—n—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアンチモネ一ト、
N—メチル— N— i s o—プロポキシメチルビ□リジニゥムへキサフルォロホス フエ一卜、 N—ェチル— N—〖 s o —プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェート、 N— n—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムへキサフルォロホスフエ一ト、 N— i s o—プロピル一 N _ i s o—プ 口ポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ一卜、 N— n —ブチル— N— i sひ一プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフェート、 N - i s o—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォ 口ホスフェート、 N— t e r t—ブチルー N _ i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムへキサフルォロホスフェート、
N—メチル _ N _ i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロア一 セネート、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアーセネート、 N— n—プロピル— N— i s o—プロポキシメチルピロリ ジニゥムへキサフルォロアーセネート、 N— i s o—プロピル— N— i s o—プ 口ポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネート、 N—n—ブチルー N - i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロア一セネー卜、 N T/JP2006/300664
18 一 i s o—ブチル— N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォ ロアーセネ一ト、 N— t e r t—ブチル— N— i s o—プロポキシメチルピロ リジニゥムへキサフル才ロアーセネート、
N—メチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアン チモネート、 N—ェチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサ フルォロアンチモネート、 N— n—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチルピ ロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト、 N— i s o—プロピル一 N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネ一卜、 N— n— プチルー N— i s o _プロポキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモ ネー卜、 N— i s o—ブチルー N— i s o—プロポキシメチルピロリジニゥムへ キサフルォロアンチモネ一ト、 N— t e r t—ブチル— N— i s o—プロポキシ メチルピロリジニゥムへキサフルォロアンチモネートを挙げることができる。 好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロア セテート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムトリフルォロアセテ —卜、 N—ェトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムトリフルォロアセテ一ト、
N—ェトキシメチル— N—ェチルピロリジニゥムトリフルォロアセテー卜が良い。 好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメ タンスルフォニルトリフルォロボレート、 N—ェチル一 N—メトキシメチルピロ リジニゥム卜リフルォロメタンスルフォニルトリフルォロボレート、 N—ェトキ シメチル— N—メチルピロりジニゥムトリフルォロメタンスルフォニル卜リフル ォロボレ一卜、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムトリフルォロメ タンスルフォニルトリフルォロボレー卜が良い。
好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフル ォロボレ一卜、 N—ェチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフル ォロボレ一卜、 N—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフル ォロボレート、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムクロ口トリフル ォロボレートが良い。 ' 好ましくは、 N—メトキシメチル一 N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロ アルミネート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロ アルミネート、 N—ェトキシメチル一 N—メチルピロリジニゥムテ卜ラフルォロ アルミネー卜、 N—エトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムテトラフルォロ アルミネー卜が良い。
好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメ チルトリフルォロボレート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムト リフルォロメチル卜リフルォロボレート、 N—エトキシメチル一 N—メチルピロ リジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロボレ一ト、 N—ェトキシメチルー N —ェチルピロリジニゥムトリフルォロメチルトリフルォロポレートが良い。 好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペン夕フルォロ ェチルトリフルォロボレート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥム ペンタフルォロェチルトリフルォロボレート、 N—ェトキシメチルー N—メチル ピロリジニゥムペン夕フルォロェチルトリフルォロボレート、 N—ェ卜キシメチ ルー N—ペン夕フルォロェチルトリフルォロボレ一卜が良い。
好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フルォロ スルホニル) イミド、 N—ェチル一N—メトキシメチルピロリジニゥムビス (フ ルォロスルホニル) イミド、 N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビ ス (フルォロスルホニル) イミド、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニ ゥムビス (フルォロスルホニル) イミドが良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムトリフルォ ロアセテ一卜、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロア セテー卜が良い。
より好ましくは、 N—メ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォ ロメタンスルフォニルトリフルォロボレート、 N—ェトキシメチルー N—メチル ピロリジニゥムトリフルォロメタンスルフォニル卜リフルォロボレ一卜が良い。 より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリ フルォロボレート、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリ フルォロボレ一卜が良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフル ォロアルミネー卜、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフル ォロアルミネートが良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォ ロメチルトリフルォロボレート、 N—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥ ム卜リフルォロメチル卜リフルォロボレー卜が良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペン夕フル ォロェチルトリフルォロボレー卜、 N—ェ卜キシメチルー N—メチルピロリジニ ゥムペンタフルォロェチルトリフルォロボレートが良 ;い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フル ォロスルホニル) イミド、 N—ェ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フルォロスルホニル) イミドが良い。
好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロ ホスフエ一卜、 N—ェチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥムへキサフルォ□ ホスフエ一ト、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォ□ ホスフェート、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムへキサフルォロ ホスフエ一卜が良い。
好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロ ァ―セネート、 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロ ァ一セネート、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロ ァーセネー卜、 N—エトキシメチル— N—ェチルピロリジニゥムへキサフルォロ ァーセネ—卜が良い。 - 好ましくは、 N—メ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロ アンチモネ一卜、 N—ェチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥムへキサフルォ 口アンチモネ一卜、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロアンチモネート、 N—ェトキシメチルー N—ェチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアンチモネ一卜が良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロホスフェート、 N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロホスフエ一卜が良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロアーセネート、 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロアーセネー卜が良い。
より好ましくは、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフル ォロアンチモネート、 N—エトキシメチルー N_メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアンチモネ一卜が良い。
X一が CF3C〇2-、 CF3S03BF3—、 C 1 BF3―、 A 1 F4 -、 CF3BF3 C2F5BF3—、 N (S〇2F) .2—のとき、 常温 (25で) で液体である。 ま た、 これらは、 有機溶媒、 特に鎖状炭酸エステルの溶解性に優れている。 さらに、 低温 (例えば、 0 ) での結晶の析出がない。
X一が P F 、 A s F6—又は S b F6—のとき、 常温 (25 ) で固体である。 また、 .これらは、 上記の化合物に比べ更に、 有機溶媒、 特に鎖状炭酸エステルの 溶解性に優れている。
本発明の第 4級アンモニゥム塩は、 種々の方法で製造される。 その代表的な方 法を下記反応式一 1及び反応式一 2を用いて説明する。
反応式一 1に示す製造方法
Figure imgf000024_0001
(5) (la)
Figure imgf000024_0002
(1) 式 (5) で表されるアルキルピロリジン (R1は上記と同じ) と式 (6) で表 される化合物 (R2は上記と同じで Yは C し B r、 Iなどを示す) を反応させ ることにより、 式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩が製造され、 次に式 (l ) で表される第 4級アンモニゥム塩と式 (7) で表される化合物との塩交 換反応により、 式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩が製造できる。
式 (7) において、 Mは、 H又は Na、 K、 L i等のアルカリ金属原子、 C a、 Mg、 B a等のアルカリ土類金属原子、 Ag等の金属原子を含む。
出発.原料として用いられる式 (5) で表される第 3級ァミン及び式 (6) で表 される化合物は、 いずれも公知物質である。
式 (5) で表される第 3級ァミンとしては、 メチルピロリジン、 ェチルピロリ ジン、 n—プロピルピロリジン、 i s o—プロピルピロリジン、 n—ブチルピロ リジン、 i s o—ブチルピロリジン、 t e r t—プチルピロリジン等を挙げるこ とができる。
式 (6) で表される化合物としては、 クロロメチルメチルエーテル、 プロモメ チルメチルエーテル、 ョードメチルメチルエーテル、 クロロメチルェチルエーテ ル、 ブロモメチルェチルエーテル、 ョードメチルェチルエーテル、 クロロメチル • 一 n—プロピルエーテル、 プロモメチルー n—プロピルエーテル、 ョードメチル 一 n—プロピルエ^"テル、 クロロメチルー i s o—プロピルエーテル、 ブロモメ チルー i s o—プロピルエーテル、 ョードメチルー i s o—プロピルエーテル等 を挙げることができる。
式 (5) で表される第 3級ァミンと式 (6) で表される化合物の反応は、 適当 な溶媒中で行われる。
用いられる溶媒としては、 式 (5) で表される第 3級ァミン及び式 (6) 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、 クロ口ホルム、 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、 i s o—プロパノール、 n—ブ 夕ノール、 t e r t—ブ夕ノール等の低級アルコール;アセトン、 メチルェチル ケ卜ン等のケトン; ジェチルエーテル、 ジー i s o—プロピルエーテル等のエー テル;酢酸メチル、 酢酸ェチル、 酢酸ブチル等のエステル; n—へキサン、 n— ヘプタン等の脂肪族炭化水素; シクロへキサン等の脂肪族炭化水素等を挙げるこ とができる。
好ましくは、 トルエン等の芳香族炭化水素、 クロ口ホルム等のハロゲン化炭化 水素、 アセトン等のケトン、 酢酸メチル等のエステルが良い。 斯かる溶媒は、 1 種単 ¾で又は 2種以上混合して使用できる。
これらの溶媒は、 好ましくは、 無水溶媒 (水分 1000 ppm以下) が良い。 式 (6) で表される化合物は、 式 (5) で表される第 3級ァミン 1モルに対し て、 通常 5〜5モル、 好ましくは 0. 9〜1.2モル使用する。 該反応は、 通常 一 30〜 100でにおいて行われ、 好ましくは一 10〜40でにて行われる。 一 般に数時間〜 24時間程度反応させる。
上記反応で得られる式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩と式 (7) で 表される化合物との反応は、 通常の塩交換反応により行われる。
原料として用いられる式 (7) で表される化合物は、 公知化合物である。 例え ば、 CF3COOH、 CF3COOL i , CF3C〇〇Na、 CF3CO〇K、 C F 3COOAg、 HCF3S〇3BF3、 L i CF3S03BF3、 N a CF3S03BF T/JP2006/300664
24
3、 KCF3SO3BF3, AgCF3S03BF3、 HC 1 BF3、 L i C l BF3、 N a C 1 B F3, KC 1 BF3、 AgC l BF3、 HA 1 F4, L i A l F4、 N a A 1 F4、 KA 1 F4、 AgA 1 F4、 HN (S02F) 2、 L i N (S 02F) 2、 N aN (S02F) 2、 KN (S02F) 2、 AgN (S02F) 2
HPF6、 L i PF6、 Na PF6、 KPF6、 AgPF6、 HAs F6、 L i A s F6、 NaAs F6、 KAs F6、 AgAs F6、 HS b F6、 L i S b F6、 N a S bF6、 KS bF6、 Ag SbF6
等を挙げることができる。
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、 式(1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩及び式(7)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、 クロ口ホルム、 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、 i s o—プロパノー ル、 n—ブタノール、 t e r t—ブ夕ノール等の低級アルコール;アセトン、 メ チルェチルケトン等のケトン;酢酸ェチル、 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卜ン性極性溶媒を挙げることが できる。
好ましぐは、 メタノール等の低級アルコール類; クロ口ホルム等のハロゲン化 炭化水素:水が良い。 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。
式 (7) で表される化合物は、 式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩 1 モルに対して、 通常 0. 3〜5モル、 好ましくは 0. 9〜1. 2モル使用する。 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を 5 :〜 150でで 10分〜 24時間程度反応させる。
上記各反応で得られる目的物は、 通常の分離手段、 例えば、 遠心分離、 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。 塩交換反応は、 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、 例えば、 ァニオン交換樹脂を挙げることができる。
塩交換反応は、該樹脂中のァニオンを予め目的とするァニオンへ交換しておき、 式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩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、 式 (1 a) 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。 このような溶媒と しては、 例えば、 水、 アルコール類等を挙げることができる。
またハロゲンの混入を嫌う用途の場合、一度ハロゲン塩を中和、塩交換した後、 更に目的に応じた塩に変換することで、ハロゲンの混入を削減することもできる。 中和剤としては、 各種アルカリ金属塩、 アルカリ土類金属塩、 有機アルカリ金 属塩、 銀塩等を挙げることができる。 具体的には、 炭酸ナトリウム、 炭酸力リウ ム、 炭酸リチウム、 炭酸カルシウム、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム、 水酸 化リチウム、 水酸化カルシウム、 過塩素酸ナトリウム、 過塩素酸カリウム、 過塩 素酸リチウム、 酢酸ナトリウム、 酢酸カリウム、 硫酸銀、 硝酸銀、 過塩素酸銀等 を挙げることができる。
反応形式は、 先の式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩を合成する手法に て行う !とができ、 更に続く目的に応じた塩へ変換する手法も式 (1) で表され る第 4級アンモニゥム塩を合成する手法を適用できる。
更に0 33〇38?3塩ゃ、 C 1 B F 塩は下記反応にても合成できる。
Figure imgf000027_0001
(8)(9) .
ここで Zは CF3S03、 C 1を示し、 Wは H20、 メタノール、 ジェチルエー テル等を示す。 また (W) はなくても構わず BF3ガスを用いても良い。 R1 R2は上記と同じ。
本反応は適当な溶媒を用いて行うことが出来る。 溶媒としては式 (8) で表され る第 4級アンモニゥム塩及び式 BF3 (W) 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、 クロ口ホルム、 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、 i s o—プロパノー ル、 n—ブタノール、 t e r t—ブ夕ノール等の低級アルコール、 アセトン等の ケトン、 テトラヒドロフラン、 ジェチルエーテル等のエーテルを挙げることがで きる。
好ましくは、 メタノール等の低級アルコール類;クロ口ホルム等のハロゲン化 炭化水素:水が良い。 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 さる。
BF3 (W) は、 式 (8) で表される第 4級アンモニゥム塩 1モルに対して、 通常 0. 3〜5モル、 好ましくは 0. 9〜1. 2モル使用する。 該反応は、 0で〜 1 50^で1時間〜24時間程度行う。 また BF3ガスを用いて反応することも出 来る。 式(8)で表される第 4級アンモニゥムを適当な有機溶媒で希釈しておき、 BF3ガスを吹き込むことで反応する。 また溶媒を使用せず、 ニートの固体又は 液体に BF3ガスを直接吹き込んでも良い。 吹き込む BF3ガス量は式 (8) で表 される.第 4級アンモニゥム塩 1モルに対して、通常 0. 3〜 5モル、好ましくは 0. 9〜1. 2モル使用する。反応温度は— 30〜10 Ot:程度で 1~24時間反応す る。
更に A I F4塩は下記反応にても合成できる。
Figure imgf000028_0001
(10) (11) ここで Qは、 F (HF) n (0≤n≤cx>) を示し、 Wは H2〇等を示し、 (W) はなくても構わない。 R R2は上記と同じ。 nは 0≤n≤20が好ましく、 0 ≤n≤ 10がより好ましい。 本反応は適当な溶媒を用いて行うことが出来る。 溶媒としては式 (10.) で表 される第 4級アンモニゥム塩及び式 A 1 F3 (W) 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、 クロ口ホルム、 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、 i s o—プロパノー ル、 n—ブタノール、 t e r t—ブ夕ノール等の低級アルコール、 アセトン等の ケトン、 テトラヒドロフラン、 ジェチルェ一テル等のエーテルを挙げることがで きる。 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。 好ましく は、 無溶媒反応が良い。
A 1 F 3 (W) は、 式 (10) で表される第 4級アンモニゥム塩 1モルに対し て、 通常 0. 3〜5モル、 好ましくは 0. 9〜; L. 2モル、 より好ましくは 1モル使 用する。 該反応は、 0で〜 150でで 1時間〜 24時間程度行う。 その後、 Wを 減圧蒸留あるいは加熱下 Ν2Λプリングすることで除去でき、 目的化合物、 式(1 1) を得ることができる。
式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩から Xが A 1 F4を示す式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩を製造する場合の反応条件を具体的に示す。 式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩を過剰量の 50〜100%フッ酸 に溶解し、 1〜24時間、 0〜100 で加熱処理し、 式 (10) を得る。 得ら れた式 (10) に所定量の A 1 F 3水和物を添加し、 0〜100 で1〜24時 間程度反応させる。 得られた反応溶液を 50〜150°Cで過剰量のフッ酸を除き 目的物、 式 (1 1) を得ることができる。
更に式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩から Xが N (S〇2F) 2を示 す式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩を製造する場合の反応条件を具体的 に示す。
式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩を水に溶解し、 この溶液に所定量 のビスフルォロスルホンイミド酸或いはビスフルォロスルホンイミド酸のアル力 リ金属塩 (ビスフルォロ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°Cで 30分放置する。生成する目的物を適当な溶媒(例 えば、 ジクロロメタン、 クロ口ホルム、 酢酸ェチル等) 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、 目的物、 式 (1 1) を得ること ができる。
ビスフルォロスルホンイミド酸は公知の化合物で、 例えば ROLF APPE L und GERHARD E I S ENHAUER, Ch em i s c h e B e r i c h t e (1962), 95, 246- 248等に開示されている手法に従い 合成される。
また、 ビスフルォロスルホンイミド酸のアルカリ金属塩は公知の手法に従い合成 される。 このような方法は、 例えば、 P L DH I NGRA, R L S I NGHAL AND RAJ END AR D VERMA, I nd i a n J o u r n a 1 o f Ch em i s t r y (1985), 24A, 472— 475等 に開示されている。
式 (1 a) で表され'る第 4級アンモニゥム塩から Xが P F6を示す式 (1) で 表される第 4級アンモニゥム塩を製造する場合の反応条件を具体的に示す。
式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩をジクロロメタンに溶解し、 この 溶液に所定量のソディゥムへキサフルォロホスフエ一ト水溶液を添加し、 5 :〜 150 で 30分程度反応させる。 反応により生成する有機層を抽出し、 水にて 洗浄を繰り返す。 抽出層を減圧濃縮し、 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。
反応式一 2に示す製造方法
Figure imgf000031_0001
(12) (la)
Figure imgf000031_0002
(1) 式 (12) で表されるアルコキシピロリジン (R2は上記と同じ) と式 (13) で表される化合物 (R1及び Yは上記と同じ) を反応させることにより、 式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩が製造され、 次に式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩と式 (7) で表される化合物 (M及び Xは上記と同じ) を塩 交換反応により、 式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩が製造できる。
式 (7) において、 Mは、 H又は Na、 K、 L i等のアルカリ金属原子、 C a、 Mg、 B a等のアルカリ土類金属原子、 A g等の金厲原子を含む。
出発原料として用いられる式 (12) で表されるアルコキシピロリジン及び式 (13) で表される化合物は、 いずれも公知物質である。
式(12)で表されるアルコキシピロリジンは、 公知の手法に従い合成される。 このような方法は、 例えば、 C. M. Mc L e od u n d G. M. Ro b i n s on, J. Ch em. S o c. 1 19, 1470 (1921)、 G. M. Rob i n s o n u n d R. Rob i n s on, J. Chem. S o c. 123, 5 32 (1923)、 S t e we r t , T. D ; B r a d 1 y , W. E. J. Am. Ch em. S o c. 1932, 54, 4172— 41 83等に開示されている。 式 (12) で表されるアルコキシピロリジンは、 一般的には、 ピロリジン、 ホ ルムアルデヒド、 パラホルムアルデヒド、 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。 これらの原料は、 ピロリジン 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. 0モル、 好ましくは 0. 6〜; I. 5モル使用し、 アルコールを 0· 5-3. 0モル、 好ましくは 2. 0〜3. 0モル使 用し、炭酸アルカリを 0. 2〜3. 0モル、好ましくは 0.4〜 1.0モル使用する。 反応温度は、 ホルムアルデヒド水溶液を用いた場合には、 一 5〜25^、 パラ ホルムアルデヒドを用いた場合には、 60〜10 Οΐ:が適当である。 反応は、 数 時間〜 24時間程度行う。
式 (12) で表されるアルコキシピロリジンは、 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。
式 (13) で表させる化合物としては、 メチルクロライド、 メチルプロマイド、 メチルアイオダイド、 ェチルクロライド、 ェチルアイオダイド、 ェチルプロマイ ド、 η—プロピルクロライド、 η—プロピルブロマイド、 η—プロピルアイオダ イド、 i s ο—プロピルクロライド、 i s o—プロピルブロマイド、 i s o—プ 口ピルアイオダイド、 n—ブチルクロライド、 n—ブチルブロマイド、 n—ブチ ルァイダイド、 i s o—ブチルクロライド、 i s o—ブチルブロマイド、 i s o —ブチルアイオダィド、 t e r t—ブチルクロライド、 t e r t—ブチルブロマ イド、 . t e r t—プチルアイオダィド等を挙げることができる。
式 (12) で表されるアルコキシピロリジンと式 (13) で表される化合物の 反応は、 適当な溶媒中で行われる。
用いられる溶媒としては、 式 (12) で表されるアルコキシピロリジン及び式 (13) 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、 クロ口ホルム、 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、 i s o—プロパノー リレ、 n—ブ夕ノール、 t e r t—ブ夕ノール等の低級アルコール;アセトン、 メ チルェチルケトン等のケトン; ジェチルエーテル、 ジー i s 0—プロピルエーテ ル等のエーテル;酢酸メチル、 酢酸ェチル、 酢酸ブチル等のエステル; n—へキ サン、 n—ヘプタン等の脂肪族炭化水素; シクロへキサン等の脂肪族炭化水素等 が挙げられる。
好ましくは、 アセトン等のケトン、 トルエン等の芳香族炭化水素、 クロ口ホル ム等のハロゲン化炭化水素が好ましい。 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。
これらの溶媒は、 好ましくは、 無水溶媒 (水分 1 0 0 0 p p m以下) が良い。 式 (1 3 ) で表される化合物は、 式 (1 2 ) で表されるアルコキシピロリジン 1モルに対して、 通常 0. 5〜5モル、 好ましくは 0. 9〜1 . 2モル使用する。 該 反応は、 通常 0〜1 5 0 において行われる。 一般に 2 4時間〜 7 2時間程度反 応さ ±る。 低沸点のハロゲン化アルキルで 4級化する場合は、 オートクレープ等 を使用することが好ましい。
上記反応で得られる式 (1 a ) で表される第 4級アンモニゥム塩と式 (7 ) で 表される化合物との反応は、 通常の塩交換反応により行われ、 この反応の詳細に ついては上記反応式一 1におけると同様である。
上記式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩の含水分量は、 l O O p p m以 下であることが好ましい。 より好ましくは 5 0 p p m以下、 さらにより好ましく は 3 O. p p m以下であり、 特に好ましいのは 1 0 p p m以下である。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩の中で、 常温で液状を示す 常温溶融塩は、 該塩そのものを電解液として好適に使用され得る。 この場合、 1 種類を単独で用いてもよく、 また 2.種類以上を混合して用いてもよい。
また、 本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩は、 適当な有機溶媒 に混合することにより電解液として好適に使用され得る。 この場合、 1種類を単 独で用いてもよく、 また 2種類以上を混合して用いてもよい。
有機溶媒としては、 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、 二トリル化合物、 アミド化合物、 スルホン化合物等を挙げることができる。 これらの有機溶媒は、 1種類を単独で用いてもよく、 また 2種類以上を混合して用いてもよい。 具体的には、 例えば、 以下の化合物が挙げられるがこれらに限定されるもので はない。
環状炭酸エステルとしては、 エチレンカーボネー卜、 プロピレンカーボネ一ト、 ブチレンカーボネー卜などが挙げられ、 好ましくは、 プロピレンカーボネートが 良い。
鎖状炭酸エステルとしては、 ジメチルカーボネート、 ェチルメチルカーボネー 卜、 メチル—n—プロピルカーボネー卜、 メチルー i s o—プロピルカーボネー ト、 n—ブチルメチルカーボネート、 ジェチルカーボネート、 ェチルー n—プロ ピルカーボネート、 ェチルー i s o _プロピルカーボネート、 n —ブチルェチル カーボネート、 ジ— n _プロピルカーボネート、 ジー i s o—プロピルカーボネ —ト、 ジ— n—ブチルカーボネートなどが挙げられ、 好ましくは、 ジメチルカ一 ボネート、 ェチルメチルカーボネートが良い。
リン酸エステルとしては、 リン酸トリメチル、 リン酸トリェチル、 リン酸ェチ ルジメチル、 リン酸ジェチルメチルなどが挙げられる。
環状ェ一テルとしては、 テトラヒドロフラン、 2—メチルテトラヒドロフラン などが挙げられる。 . .
鎖状エーテルとしては、 ジメトキシェタンなどが挙げられる。
ラクトン/ ί匕合物としては、 ァ一プチロラクトンなどが挙げられる。
鎖状エステルとしては、 メチルプロピオネート、 メチルアセテート、 ェチルァ セテート、 メチルホルメートなどが挙げられる。
二トリル化合物としては、 ァセトニ卜リルなどが挙げられる.。-.
アミド化合物としては、 ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
スルホン化合物としては、 スルホラン、 メチルスルホランなどが挙げられる。 好ましくは、 環状炭酸エステル、 鎖状炭酸エステル、 二トリル化合物、 スルホ ン化合物が良い。
これらの溶媒は 1種類でも 2種類以上を混合してもよい。
混合有機溶媒としては、 例えば、 環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステル、 鎖^ 炭酸カーボネート同士、 スルホラン化合物同士を挙げることができる。
環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルとしては、 例えば、 エチレン力一ポネー 卜とジメチルカーボネー卜、エチレンカーボネートとェチルメチルカーボネー卜、 エチレンカーボネートとジェチルカ一ポネート、 プロピレンカーボネートとジメ チルカーボネート、 プロピレンカーボネートとェチルメチルカーボネート、 プロ ピレンカーボネートとジェチルカ一ポネート等を挙げることができる。
鎖状炭酸カーボネート同士としては、 例えば、 ジメチルカーボネートとェチル メチルカーボネート等を挙げることができる。
スルホラン化合物同士としては、 例えば、 スルホランとメチルスルホラン等を 挙げることができる。
好ましくは、 エチレンカーボネートとェチルメチルカーボネート、 プロピレン カーボネートとェチルメチルカーボネート、 ジメチルカーボネートとェチルメチ ルカーボネート等を挙げることができる。
また、 本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩は、 有機溶媒である 鎖状炭酸エステルに混合することにより電解液として特に好適に使用され得る。 この場合、 1種類を単独で用いてもよく、 また 2種類以上を混合して用いてもよ レ、。 - 鎖状炭酸エステルとしては、 ジメチルカーボネー卜、 ェチルメチルカーボネー ト、 メチルー n—プロピル力一ポネート、 メチル _ i s o—プロピルカーボネ一 ト、 n—ブチルメチルカーボネ一卜、 ジェチルカーボネート、 ェチルー n—プロ ピル力一ボネート、 ェチル— i s o—プロピルカーボネート、 n—ブチルェチル カーボネート、 ジ— n—プロピルカーボネ一卜、 ジー i s o—プロピルカーボネ 一卜、 ジー n—ブチルカーボネートなどが挙げられ、 好ましくは、 ジメチルカ一 ボネート、 ェチルメチルカーボネートが良い。
これらの溶媒は 1種類でも 2種類以上を混合してもよい。
混合有機溶媒としては、 例えば、 ジメチルカーボネートとェチルメチルカーボ ネー卜等を挙げることができる。 本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩からなる電解質を上記有機 溶媒と混合して使用する場合、 電解質濃度は、 0. 1 M以上、 より好ましくは 0. 5 M以上、 さらに好ましくは 1 M以上とするのが良い。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩ゃ該塩を上記有機溶媒に溶 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。
電気化学デバイスとしては、 例えば、 電気二重層キャパシ夕、 二次電池等を挙 げることができる。 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夕 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。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩からなる電解質を上記有機 溶媒と混合し、 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、 0. 1 M以上、 より好ましくは 0. 5 M以上、 さらに好ましくは 1 M以上とするの が良い。電解質濃度が 0. 1 M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虞がある。 電解質濃度の上限は、 常温で 液体の第 4級アンモニゥム塩については、 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 1 0 0 %である。 また、 常温で固体の第 4級アンモニゥ 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。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩を用いて電気化学デバイス 用電解液を調整することができる。 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電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二次電池に好適に使用できる。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥ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。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥ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夕用電解液を調製するに当っては、 水分が電気 二重層キャパシ夕の性能に悪影響を与える為、 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す ることが好ましい。 作業環境の水分を露点計で管理することができる。 露点が一
6 O t:以下になるように、 作業環境を設定するのが好ましい。 露点が一 6 0 °Cを 超えた場合、 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為、 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、 カールフイツシ ャ一水分計で測定することができる。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥ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. 1 M以上、 より好ましくは 0. 5 M以上、 特に好ましくは 1 M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。
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 と本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩の種類に応じて、 これらの 混合組成を決定するのが好ましい。
例えば、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメタン スルフォニル卜リフルォロボレー卜とェチルメチルカ一ボネー卜からなる電解液 の場合、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメタンス ルフォニルトリフルォロボレートの組成は 5 0〜9 0重量%が好ましく、 より好 ましくは 5 0〜8 0重量%である。 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニ ゥムクロ口トリフルォロボレートとェチルメチルカーボネー卜からなる電解液の 場合、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロボレ 一卜の組成は 7 0〜9 0重量%が好ましく、 より好ましくは 7 0〜 8 0重量%で ある。 N—メ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムテ卜ラフルォロアルミネ —卜とェチルメチルカーボネー卜からなる電解液の場合、 N—メトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムテトラフルォロアルミネー卜の組成は 5 0〜9 0重 量%が好ましく、 より好ましくは 5 0〜8 0重量%である。
例えば、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホス フェートとジメチルカーポネートからなる電解液の場合、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ一卜の組成は 1 0〜 9 0重 量%が好ましく、 より好ましくは 2 0 ~ 8 0重量%、 更に好ましくは 4 5〜 8 5 重量%である。 N—メ卜キシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロ ホスフェートとェチルメチルカーボネートからなる電解液の場合、 N—メ卜キシ メチル—N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフエ一卜の組成は 4 0〜 9 0重量%が好ましく、 より好ましくは 4 0〜8 0重量%、 更に好ましくは 4 0 〜6 0重量%である。 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロアーセネートとェチルメチルカーボネー卜からなる電解液の場合、 N—メ トキシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアーセネートの組成は 3 0〜9 0重量%が好ましく、 より好ましくは 4 0〜8 0重量%、 更に好ましく は 4 0〜6 0重量%である。 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへ キサフルォロアンチモネートとェチルメチルカ一ポネートからなる電解液の場合、 N—メトキシメチルー N—メチルビ口リジニゥムへキサフルォロアンチモネ一ト の組成は 3 0〜9 0重量%が好ましく、より好ましくは 4 0〜8 0重量%である。 本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩は、 二次電池用電解液、 特 にリチウム二次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、 水分がリチウム二次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一ブボックス内が 好ましい。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩は、 それ自体が液体の場合 は、 第 4級アンモニゥ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、 本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥ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。 リチウム塩は、 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、 スルホ二ルイミドリチウム、 スルホ ニルメチドリチウムなど、 種々のリチウム塩を使用できる。 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。
リチウム塩濃度は、 通常 0 . 1〜2 . 0モル、 好ましくは 0. 1 5〜; L . 5モル、 さらに好ましくは 0. 2〜1 . 2モル、 特に好ましくは 0. 3〜1 . 0である。 リチ ゥム塩濃度が 0. 1モルに満たない場合は、充放電レー卜が大きい場合に電極近傍 においてリチウムイオンの枯渴が生じ、 充放電特性が低下する虞がある。 また、 リチウムィォン濃度が 2. 0モルを超えると電解液の粘度が高くなり、電気伝導性 が低くなつてしまう虞がある。
本発明においては、 リチウム塩を形成するァニオンに、 B F 4 _が含まれている ことが好ましい。 理由は定かではないが、 テトラフルォロポ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、 ァ ルミ二ゥムの溶出を抑制できるためではないかと考えられる。 B F 4—の含有量ィ オン数は、電解液中の全ァニオン数の 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、 B F 4 の含有イオン数が電解液中の全ァニオン数の 1 0 0 %である。
また、 第 4級アンモニゥム塩は、 適当な有機溶媒に混合することにより電解液 として好適に使用され得る。 この場合、 1種類を単独で用いてもよく、 また 2種 類以上を混合して用いてもよい。
有機溶媒.としては、 前記と同様の環状炭酸エステル、 鎖状炭酸エステル、 リン 酸エステル、 環状ェ一テル、 鎖状エーテル、 ラクトン化合物、 鎖状エステル、 二 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 の有機溶媒は、 1種類を単独で用いてもよく、 また 2種類以上を混合して用いて もよい。
また、 電解液は、 有機溶媒である鎖状炭酸エステルに混合することにより特に 好適に使用され得る。 この場合、 1種類を単独で用いてもよく、 また 2種類以上 を混合して用いてもよい。
鎖状炭酸エステルとしては、 ジメチルカーボネー卜、 ェチルメチルカーボネー ト、 メチルー n _プロピルカーボネート、 メチルー i s o—プロピルカーボネ一 卜、 n—プチルメチルカーポネート、 ジェチルカーポネー卜、 ェチルー n—プロ ピルカーボネート、 ェチルー i s o—プロピルカーボネー卜、 n—ブチルェチル カーボネート、 ジー n—プロピルカーボネート、 ジー i s o—プロピルカーボネ ート、 ジ一 n—ブチルカーボネートなどが挙げられ、 好ましくは、 ジメチルカ一 ポネート、 ェチルメチルカーボネー卜が良い。
これらの溶媒は 1種類でも 2種類以上を混合してもよい。
混合有機溶媒としては、 例えば、 ジメチルカ一ボネートとェチルメチルカーボ ネート等を挙げることができる。
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。 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卜、 エチレン卜リチォカーボネート、 ビニレントリ チォカーボネー卜、 エチレンサルファイト等を挙げることができる。 これらの中 で、 エチレンカーボネート、 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。
上記特定の有機添加剤を含むことにより、 リチウム二次電池負極表面に S E I (Sol id Elect rolyte 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、 第 4級アンモニゥム塩を形成するアンモニゥ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、 リチウム二次電池に安定した充放電特性 を与えることができる。
上記特定の有機添加剤は、希釈剤としての機能も併せ持つ物質が含まれている。 これら特定の有機添加剤の含有量は、 全電解液重量に対する該有機添加剤の割 合が、 好ましくは 1〜4 0重量%、 より好ましくは 1〜3 0重量%、 更に好まし くは 1〜2 0重量%、 最も好ましくは 1〜 1 0重量%である。 特定の有機添加剤 の含有量が 1重量%未満の場合、 負極表面に十分な皮膜が形成されず、 第 4級ァ ンモニゥム塩を形成するアンモニゥムカチオンの分解及び負極材料への侵入を抑 制できなくなる虞がある。
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夕の一例としては、 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夕の形状は図 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 重層キャパシ夕の構造について説明する。
図 1は、 コイン型電気二重層キャパシ夕の断面を示す図面である。 電極 1、 2 がセパレー夕 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 うになつている。 電極 1の集電体及び容器体 4、 並びに電極 2の集電体と金属製 のスぺーサー 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、 集電体を力 一ボンペースト等の導電性ペース卜を用いて接着してもよい。
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を挙げることができる。 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。
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、 フエノール樹脂系活性炭、 ポリアク リロ二卜リル系活性炭、 セルロース系活性炭等を挙げることができる。
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 ノ レト等を挙げることができる。
導電性高分子材料としては、 例えば、 ポリア二リン膜、 ポリピロール膜、 ポリ チォフェン膜、 ポリ (3, 4—エチレンジォキシチォフェン) 膜等を挙げることが できる。
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、 乾燥して得ることができる。
セパレー夕としては、 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。 セパレー夕の材質は、 特に限定は無いが、 レーヨンやマニラ麻等か らなる抄紙;ポリ; ίレフイ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。 ,
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態は、 コイン型、 円筒型、 角型、 ラミネート等を 挙げることができる。 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の形態を挙げることができる。 以下、 図 2に基づいてリチウ ムニ次電池を説明する。
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 1
1、 セパレー夕 13、 負極 12、 スぺーサー 17の順に積層された積層体が収納 されている。 負極缶 15とスぺ一サー 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 1 1、 セパレ一夕 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。
正極活物質として、 例えば、 L i C o02、 L i N i 02、 L i N i X_XC ox
02、 L i N iト y 2CoyMn202、 L i N i 0 5Mn0 5O2、 L i Mn02、 L i Mn 204、 L i N i。 5M n j 54等のリチウムと遷移金属との複合酸化物;
T i〇2、 V205等の酸化物; T i S2、 F e S等の硫化物等を挙げることができ る。 電池容量 ·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。
上記において、 1 > χ〉0、 l〉y > 0、 l〉z〉0、 y + z < lである。 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、 ベ一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。
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、 リチウムィ 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、 L i 一 A I 、 L i 一 S n、 L i— Z n、 L i—S i等を挙げることができる。 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 鉛等を挙げることができる。 これらの負極材料は、 1種単独で、 又は 2種以上を 混合して使用される。
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。
セパレ一夕としては、 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。
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥ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。 電気化学デバイスとしては、 例えば、 電気二重層キャパ シ夕、 二次電池、 色素増感型太陽電池、 エレクト口クロミック素子、 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。 図面の簡単な説明 図 1は電気二重層キャパシタの断面図を示す。 図 2はリチウム二次電池の断面 図を示す。 囟 3はビーカーセル型電気二重層キャパシタの作製図を示す。 図 4は ビーカ一セル型電気二重層キャパシ夕の電極卷回体 21の展開図を示す。 図 5は コイン型リチウム二次電池により測定した充放電曲線を示す。 図 6は本発明の組 成物の組成比と温度と組成状態の関係を示すグラフである。 図 7は本発明の電気 化学的安定性を示すグラフである。
1 電極、 2 電極、 3 セパレー夕一、 4 容器体、 5 容器体、 6 ガスケ ッ卜、 7 スぺーサ一、 8 スプリング、 1 1 正極、 12 負極、 13 セパ レー夕一、 14 正極缶、 15 負極缶、 16 ガスケット、 1 7 スぺ一サー、 18 スプリング、 19 円筒状ガラス容器、 20 円筒状ねじ口キャップ、 2 1 電極巻回体、 22 電気リード部、 23 電気リード部、 24 巻心、 25 正極シート、 26 負極シート、 27 セパレー夕一、 28 セパレー夕
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが何らこれらに限定される もので.はない。 なお実施例で使用したプロピレンカーボネート、 ジメチルカーボ ネート、 ェチルメチルカーボネート、 エチレンカーボネー卜等の有機溶媒はキシ ダ化学株式会社製のリチウムバッテリーグレードで、 水分の測定はカールフィッ シヤー水分計 (平沼産業株式会社製、 平沼微量水分測定装置 AQ— 7) を用いた。 合成例 1 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライドの合成
N—メチルピロリジン (試薬:東京化成製を精留により精製 ピロリジン、 水 含有量共に 0. 1 %以下) 50. 0 gを 292. 0 gの脱水アセトン (水含有量 0. 1 %以下)に溶解し、窒素置換した。 5で下クロロメチルメチルェ一テル(試薬: 東京化成製を蒸留精製) 47.3 gを 1時間で滴下した。 5°Cにて 1時間攪拌し、 5〜15 以下にて 4時間攪拌し、 反応を終了した。 反応液を濾別し、 得られた 固体を 120 gのアセトンにて洗浄した。減圧乾燥し 92. 5 gの目的物(白色固 体) を得た。
'H-NMR (CD3OD) δ p p m
2. 22 (m 4H), 3. 1 1 (s 3H), 3. 46 (m 2H), 3. 60 (m 2 H), 3. 67 (s 3H), 4. 6 5 (s 2 H)
合成例 2 N—ェチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥムクロライドの合成 N—ェチルピロリジン (試薬:東京化成製を精留により精製 ピロリジン、 水 共に 0. 1 %以下) 34. 7 1 gを 1 89 gの脱水アセトン (水 0. 1 %以下) に溶解し、 窒素置換した。 5 下クロロメチルェチルエーテル 28. 1 8 gを 1 時間で滴下した。 5t:にて 5時間攪拌し反応を終了した。 濾過、 100 gのァセ トンにて洗浄、 減圧乾燥し白色固体 50. 08 gを得た。
Figure imgf000045_0001
1. 36 (m 3H), 2. 1 7 (m 4H), 3. 41〜3. 64 (m 6H), 3. 64 (s 3H), 4. 59 (s 2 H)
合成例 3 N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライドの合成 N—メチルピロリジン (試薬:東京化成製を精留により精製 ピロリジン、 水 共に 0. 1 %以下) 87. 0 gを 5 1 0 gの脱水アセトン (水 0. 1 %以下) に 溶解レ、 窒素置換した。 3 下クロロメチルェチルエーテル 96. 6 gを 1時間 で滴下した。 5t:にて 1時間攪拌し、 5〜1 5°C以下にて 4時間攪拌し、 反応を 終了した。 反応終了後濃縮し、 真空ポンプにより減圧乾燥した。 2—ブタノン アセトン混合溶媒 (8/2-VZV) 700m lを加え、 一 30でにて再結晶し た。 濾過、 2—ブタノン アセトン混合溶媒にて洗浄した後、 減圧乾燥し目的物 である 1 83. 4 gの白色結晶を得た。
】H— NMR (CDC 13) δ v pr :
1. 30 ( t 3H), 2. 23 (m 4H), 3. 1 2 (s 3H), 3. 47 (m 2 H), 3. 60 (m 2H), 3. 89 (q 2H), 4. 7 1 (s 2 H) 実施例 1 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロアセテ 一卜の合成 トリフルォロ酢酸ナトリウム 1 4. 94 gをメタノール 1 0 0 gに溶解し、室温 下、 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 1 8. 2 0 gを添 加した。 1時間攪拌した後、 減圧濃縮、 真空ポンプにて減圧乾燥した。 ジクロロ メタン 50 Om lに溶解し、 ンブランフィルターによる濾過を行い、減圧濃縮、 乾燥し目的物である無色液体 26. 5 2 gを得た。 — NMR、 電気伝導度及び 耐電圧の測定を行った。
電気伝導度の測定には R a d i ome t e r社製電気伝導度メーターを使用し た。 測定セルには R a d i ome t e r社製 CDC 64 1 Tを使用した。
耐電圧の測定には 3極式電気化学セルを使用した。作用極として、 φ 1. 0mm、 電極面積 0. 0 0 7 9 cm— 2のグラシ一カーボン電極 (B AS株式会社製)、 参照 極として φ 0. 5mmの銀ワイヤー (株式会社ニラコ製、 純度 9 9. 9 9 %), 対極 として φ 0. 5mmX 5 0mmの白金電極 (B AS株式会社製、 1 1一 2 2 3 3) を使用した。 リニアスイープボル夕ンメトリ一を行い、 酸化電流密度及び還元電 流密度が 0. 5mAcm_2になる電位を別々に調べた。 これらの電位の差を耐電 圧とした。 なお電位の揷引印加速度は 5 OmV s一1とした。 電気化学測定には北 斗電工製 HZ— 3 0 0 0を使用した。
!H-NMR (CD3OD) δ p p m:
2. 2 0 (m 4H), 3. 0 9 (s 3H), 3. 43 (m 2H), 3. 5 7 (m 2
H), 3. 6 5 (s 3H), 4. 5 9 (s 2 H)
電気伝導度: 7. 1 AmSZcm (2 5°C)
実施例 2 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメタン スルフォラートの合成
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 2 4. 3 gを無水 クロ口ホルム (試薬:和光純薬製) 1 1 6 gに溶解した。 5で下、 トリフルォロ メタンスルホン酸(試薬: A 1 d r i c h製) 24. 3 gを 1時間かけて滴下した。 除々に昇温し室温にて 2時間反応した。 反応液は減圧濃縮、 真空乾燥した。 残渣 はアルミナカラム( I CN B i ome d i c a l s GmbH製 I CN A l u m i n a N, Ak t . 1 溶離液ァセ卜二トリル) を通し精製した。 溶離液は濃 縮、 真空乾燥し目的物 (無色液体) 3 9. l gを得た。
^-NMR (CD3OD) (5 p m:
2. 2 0 (m 4H), 3. 0 9 (s 3 H), 3. 4 5 (m 2 H), 3. 5 7 (m 2 H), 3. 6 6 (s 3H), 4. 5 9 (s 2 H)
電気伝導度: 4. 9mS/cm (2 5 )
耐電圧: 5. 7 V
実施例 3 N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムトリフルォロメタン スルフォニルトリフルォロボレートの合成
実施例 2で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフル ォロメタンスルフオラート 3 8. 7 gを無水メチルアルコール(試薬:関東化学製) 5 1. 2 gに溶解した。 5で下、ボロントリフルオリ ドーメタノールコンプレック ス (試薬:東京化成製を蒸留精製) 1 7. 3 gを 0. 5時間かけて滴下した。 除々 に昇温し室温にて 1時間、 50X:にて 3時間反応した。 メチルアルコールを常圧 にて留去した後、 減圧に切り替え過剰のボロントリフルオリ ドーメタノールコン プレックスを留去した。残渣はアルミナカラム( I CN B i ome d i c a 1. s GmbH製 I CN A 1 um i n a N, Ak t . 1 溶離液ァセトニトリル) を通し精製した。 溶離液は濃縮、 真空乾燥し目的物 (無色液体) 43. 3 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMR、 19F— NMR、 電気伝導度及び耐電圧の測定を 行った。
】H— NMR (CD3OD) δ p pm :
2. 2 0 (m 4H), 3. 0 9 (s 3 H), 3. 4 5 (m 2 H), 3. 6 1 (m 2 H), 3. 66 (s 3 H), 4. 5 9 (s 2 H)
Figure imgf000047_0001
- 7 9. 1 2, - 1 5 0. 6 8
電気伝導度: 5· 2 6mSノ cm (2 5 )
耐電圧: 6. 1 V 0664
46 実施例 4 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフルォロ ポレー卜の合成 '
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 5 0. 0 gを 5 0. 0 gのメタノールに溶解し、 3 0 %HC 1 BF3メタノール溶液 1 1 0. 1 4 gを 添加した。 1 3 0°Cの加熱下、 Ν2Λ'プリングをおこない、 メタノール、 塩化水 素と過剰の HC 1 B F3を除き目的物 (褐色液体) 7 0. 1 1 gを得た。 実施例 1 と同様に1 H— NMR、 電気伝導度及び耐電圧の測定を行った。 '
JH-NMR (CD3OD) δ p pm:
2. 2 1 (m 4H), 3. 1 0 (s 3 H), 3. 4 7 (m 2H), 3. 5 7 (m 2 H), 3. 6 6 ( s 3 H), 4. 6 2 ( s 2 H)
電気伝導度: 7. SmSZcm (2 5 )
耐電圧: 6. 3 V
実施例 5 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロアル ミネ一卜の合成
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 5 0. 0 gにフッ 酸溶液を混合した。 6 0での加熱下、 Ν2Λプリングをおこない、 塩化水素と過 剰量のフッ酸を除去し、 Ν—メトキシメチルー Ν—メチルピロリジニゥムフ口才 ライド 5 9. 5 2 gを得た。 また、 5 0%フッ酸水溶液 1 0 0 0 gに水酸化アルミ ニゥム 1 5 6 gを室温で溶解し、 ろ過をした後、 ろ液を冷却してフッ化アルミ二 ゥム · 9水和物 442. 7 6 gを得た。上記で得られた N—メトキシメチルー N— メチルピロリジニゥムフ口才ライド 3 0. 4 gにフッ化アルミニウム · 9水和物 3 6. 4 gを 5 0でで混合攪拌する。 1 3 0 の加熱下、 Ν2Λプリングをおこない、 フッ酸を除き目的物 (褐色液体) 2 9. 4 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NM R、 電気伝導度及び耐電圧の測定を行った。
XH-NMR (CD3OD) (5 p p m:
2. 2 0 (m 4H), 3. 1 0 (s 3 H), 3. 45 (m 2H), 3. 6 0 (m 2 H), 3. 6 6 (s 3H), 4. 6 3 (s 2 H) 電気伝導度: 7. lmS/cm (25で)
耐電圧: 6. 3V
実施例 6 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペン夕フルォロェチ ルトリフルォロボレートの合成
合成例 1で得た N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライ ド 2
5. O gをメタノール 25. 0 gに溶解し、 30w t %H (C2F5BF3) C J o u r n a 1 o f F l u o r i n e Ch em i s t r y 1 23 (2003)
1 27— 1 3 1〕のメタノール溶液 99. 20 gを添加した。 1 30 の加熱下、 窒素気流中にて、 副生する塩化水素と過剰の H (C2F5BF3) およびメタノー ルを除き目的物 47. 5 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMR及び電気伝導度 の測定を行った。
— NMR (CD3OD) δ ρ pm:
2. 1 9 (m 4H), 3. 07 (s 3 H), 3. 43 (m 2 H), 3. 56 (m 2
H), 3. 65 (s 3H), 4. 59 (s 2H)
電気伝導度: 6. YmSZcm (2 5 )
実施例 7 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フルォロスル ホニル) イミドの合成
N—メチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムクロライド 1 1. 3 gを水 1
1. 5 gに溶解し、 室温下、 ポ夕シゥムビス (フルォロスルホニル) イミド 1 5. 0 gを水 1 5. 6 gに溶解したものを添加した。 30分攪拌した後、 ジクロロメ夕 ンを添加し、 抽出した。 有機層は 4. 0 gの水にて 1 3回洗浄した後、 減圧濃縮し、 乾燥した。 淡黄色液体の目的物 1 6. 9 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMR 及び電気伝導度の測定を行った。
JH-NMR (CD3OD) (5 p pm:
2. 22 (m 4H), 3. 09 ( s 3H), 3. 43 (m 2 H), 3. 59 (m 2
H), 3. 66 (s 3 H), 4. 58 (s 2 H)
電気伝導度: 10.3mS/cm (2 5で) ' 実施例 8 N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホス フエ一卜の合成
N—メ卜キシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロライド 20. 0 gを水 1 20 gに溶解し、ソディゥムムへキサフルォロホスフエ一卜 20. 3 gを添加する と白色固体が析出した。 30分攪拌した後、 ジクロロメタンを添加し、抽出した。 抽出液は 20 gの水で 1 5回洗浄した後、乾燥した。白色固体の目的物 23. 3 g を得た。
^- MR (CD3OD) δ p p m:
2. 19 (m 4H), 3.07 ( s 3 H), 3.43 (m 2 H), 3. 55 (m 2 H), 3. 65 (s 3H), 4. 56 (s 2 H)
実施例 9 N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロアー セネートの合成
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 25. 1 gを水 5 0.0 gに溶解し、 リチウムへキサフルォロ砒素(試薬: A 1 d r i c h製) 30. 0 gを添加し、室温にて 1時間反応した。ジクロロメタン 79. 2 gを添加し抽出 した。抽出液は 100m lの水にて 15回洗浄した。濃縮、真空乾燥し目的物(白 色固体.) 32. 4 gを得た。
JH-NMR (CD3OD) (5 p pm:
2. 20 (m 4H), 3. 08 ( s 3 H), 3.44 (m 2 H), 3. 56 (m 2 H), 3.65 (s 3 H), 4. 57. (s 2H)
実施例 10 N—メトキシメチルー N_メチルピロリジニゥムへキサフルォロア ンチモネ一卜の合成
N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 1 2. 1 gをメチ ルアルコール 100 gに溶解し、 へキサフルォロアンチモン酸銀 (試薬: A 1 d r i c h製) 24. 97 gを添加し、 5 °Cにて 1時間反応した。生じた塩化銀を漉 過し、濾液を濃縮した。ジクロロメ夕ン 300 gと水 100 gを添加し抽出した。 抽出液は 100m 1の水にて 15回洗浄した。 濃縮、 真空乾燥し目的物 (白色固 体) 2 5. 5 gを得た。
^-NMR (CD3OD) δ p pm:
2. 2 0 (m 4H), 3. 0 7 (s 3 H), 3. 43 (m 2H), 3. 5 6 (m 2 H), 3. 6 5 (s 3 H), 4. 5 6 (s 2 H)
、実施例 1 1 N—ェチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムクロ口トリフルォ ロボレートの合成
N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムクロライド 3 5. 0 gを 3 5. 0 gのメタノールに溶解し、 3 0 %HC 1 B F3メタノール溶液 7 1. 0 8 gを 添加した。 1 3 0での加熱下、 Ν2Λプリングをおこない、 メタノール、 塩化水 素と過剰の HC 1 B F3を除き目的物 (褐色液体) 4 3. 49 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMR及び電気伝導度の測定を行った。
JH-NMR (CD3OD) δ p pm:
1. 3 5 (m 3H), 2 · 1 9 (m 4H), 3. 4 3〜3. 6 8 (m 6 H),
3. 64 (s 3H),' 4. 5 7 (s 2 H)
電気伝導度: S.OmSZcm (2 5t:)
実施例 1 2 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラフルォロア ルミネートの合成
N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムクロライド 44. 3 gにフッ 酸溶液を混合した。 6 Ot:の加熱下、 Ν2Λプリングをおこない、 塩化水素と過 剰量のフッ酸を除去し、 Ν—ェチルー Ν—メ卜キシメチルピロリジニゥムフロォ ライド 6 2. 1 0 gを得た。 また、 5 0 %フッ酸水溶液 1 0 0 0 gに水酸化アル ミニゥム 1 5 6 gを室温で溶解し、 ろ過をした後、 ろ液を冷却してフッ化アルミ ニゥム · 9水和物 442. 7 6 gを得た。上記で得られた N—ェチルー N—メトキ シメチルピロリジニゥムフ口オライド 46. 0 0 gにフッ化アルミニウム ' 9水 和物 5 3. 04 gを 5 0でで混合攪拌した。 1 3 0T:の加熱下、 Ν2Λプリング をおこない、 フッ酸を除き目的物 (褐色液体) 4 5. 5 gを得た。 実施例 1と同 様に1 H— NMR及び電気伝導度の測定を行った。
Figure imgf000052_0001
1. 36 (m 3 H), 2. 20 (m 4H), 3. 47〜3. 65 (m 6 H), 3. 66 (s 3H), 4. 64 (s 2 H)
電気伝導度: 7. 3mS/cm (25 )
実施例 13 N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロホ スフェートの合成
N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムクロライド 35. 00 gを水 70. 00 gに溶解し、 ソディウムへキサフルォロホスフェート 32. 70 gを 添加すると白色固体が析出した。 30分攪拌した後、 クロ口ホルムを添加し、 抽 出した。 抽出液は 50 gの水で 15回洗浄した後、 乾燥した。 白色固体の目的物
32. 60 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMRの測定を行った。
Figure imgf000052_0002
1. 35 (m 3H), 2. 19 (m 4H), 3. 42〜3. 59 (m 6 H), 3. 64 (s 3H),、 4. 54 (s 2 H)
実施例 14 N—ェチル _N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサフルォロア —セネートの合成
N— チルー N—メトキシメチルピロりジニゥムクロライド 13. 12 gを水
40.0 gに溶解し、 リチウムへキサフルォロ砒素 (試薬:和光純薬工業株式会社 製) 14. 30 gを添加し、 室温にて 1時間反応した。 クロ口ホルム 30. 00 gを添加し抽出した。抽出液は 15. O gの水にて 1 5回洗浄した後、 乾燥した。 目的物 (白色固体) 1 1. 50 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMRの測定 を行った。
XH-NMR (CD3〇D) δ p pm:
1. 35 (m 3H), 2. 19 (m 4H), 3. 42〜3. 59 (m 6 H), 3. 64 (s 3H), 4. 53 (s 2 H)
実施例 15 N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口トリフルォ ロボレートの合成 ' N—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロライド 35.0 gを 3.5. 0 gのメタノールに溶解し、 30 %HC 1 BF3メタノール溶液 71. 08 gを 添加した。 130 の加熱下、 N2Aプリングをおこない、 メタノール、 塩化水 素と過剰の HC 1 BF3を除き目的物 (褐色液体) 41. l l gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMR及び電気伝導度の測定を行った。
^-NMR (CD3OD) δ D p m:
1. 30 ( t 3H), 2. 22 (m 4H), 3. 10 (s 3H), 3. 44 (m 2 H), 3. 61 (m 2 H), 3. 90 (q 2 H), 4. 67 (s 2 H) 電気伝導度: 5.3 m S c m ( 25 )
実施例 16 Ν,—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロア ルミネートの合成
N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロライド 60. 90 gにフ ッ酸溶液を混合した。 60 の加熱下、 Ν2Λプリングをおこない、 塩化水素と 過剰量のフッ酸を除去し、 Ν—エトキシメチルー Ν—メチルピロリジニゥムフ口 オライド 62. 10gを得た。 また、 5.0 %フッ酸水溶液 1000 gに水酸化ァ ルミニゥム 156 gを室温で溶解し、 ろ過をした後、 ろ液を冷却してフッ化アル ミニゥム · 9水和物 442.76 gを得た。 上記で得られた N—ェトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムフロォライド 46. 70 gにフッ化アルミニウム · 9 水和物 53. 40 gを 50でで混合攪拌する。 130での加熱下、 Ν2Λブリン グをおこない、 フッ酸を除き目的物 (褐色液体) 46. 80 gを得た。 実施例 1 と同様に1 H— NMR及び電気伝導度の測定を行った。
^-NMR (CD3OD) 6 p pm:
1. 30 ( t 3H), 2. 23 (m 4H), 3. 15 ( s 3 H), 3. 50 (m 2H), 3. 65 (m 2H), 3. 92 (q 2H), 4. 74 (s 2 H) 電気伝導度: 7.7mS/cm (25で)
実施例 1 7 N—ェ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホ スフェートの合成 N_エトキシメチル _N_ェチルピロリジニゥムクロライド 35. 00'gを水 70. 00 gに溶解し、 ソディウムへキサフルォロホスフェート 32. 70 gを 添加すると白色固体が析出した。 30分攪拌した後、 クロ口ホルムを添加し、 抽 出した。 抽出液は 50 gの水で 15回洗浄した後、 乾燥した。 白色固体の目的物 37. 50 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMRの測定を行った。
JH-NMR (CD3OD) δ p pm:
1. 30 ( t 3 H), 2. 23 (m 4H), 3. 08 ( s 3H), 3..42 (m 2 H), 3. 59 (m 2 H), 3. 89 (q 2 H), 4. 62 ( s 2 H) 実施例 18 N—エトキシメチルー N_メチルピロリジニゥムへキサフルォロア ーセネートの合成
N—エトキシメチルー N_メチルピロリジニゥムクロライド 13. 12 gを水 40.0 gに溶解し、 リチウムへキサフルォロ砒素 (試薬:和光純薬工業株式会社 製) 14. 30 gを添加し、 室温にて 1時間反応した。 クロ口ホルム 30. 00 gを添加し抽出した。 出液は 15. 0 gの水にて 1 5回洗浄した後、 乾燥した。 目的物 (白色固体) 1 1. 70 gを得た。 実施例 1と同様に1 H— NMRの測定 を行った。
JH-NMR (CD3OD) δ p pm:
1. 3 1 ( t 3H), 2. 22 (m 4H), 3. 09 (s 3H), 3. 42 (m 2 H), 3. 59 (m 2 H), 3. 88 (q 2 H), 4. 62 (s 2 H) 実施例 19
実施例 1で製造した N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥム卜リフル ォロアセテートとプロピレンカーボネートとを、 種々濃度で、 露点が一 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 ッシヤー水分計で測定し、 30 p pm以下であることを確認した。 混合濃度は表 1に掲げる通りとし、 各種組成物の電気 ί云導度を測定した。
ぐ混合状態の観察 >
上記各種組成物を、 ドライボックス内で 4 c c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^、 0°C、 _ 30ででそれぞれ 5時間保持し、 目視で 状態を確認した。 表において、 「―」 は二層分離を、 「固」 は固体状態を示す。 く電気伝導度の測定〉
混合状態の観察後、 分離していない、 或いは固化していない液体状態の組成溶 液について、 再度ドライボックス内から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 R ad i ome t e r社製) を使用した。 測定セルには XE— 100 (R a d i ome t e r社製) を使用し た。
【表 1】
Figure imgf000055_0001
実施例 20
実施例 3で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムトリフル ォロメタンスルフォニルトリフルォロボレー卜とプロピレンカーボネートとを、 種々濃度で、 露点が一 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一水分計で測定し、 30 p pm以下である ことを確認した。 混合濃度は表 2に掲げる通りとし、 実施例 19と同様に各種組 成物の電気伝導度を測定した。 【表 2】
Figure imgf000056_0001
実施例 2 1
実施例 3で製造した N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムトリフルォ ロメタンスルフォニルトリフルォロボレートとェチルメチルカーボネー卜とを、 種々濃度で、 露点が一 6 0で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力,一ルフィッシヤー水分計で測定し、 3 0 p p m以下である ことを確認した。 混合濃度は表 3に掲げる通りどし、 実施例 1 9と同様にして各 種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 3】
Figure imgf000056_0002
実施例 2 2
実施例 4で製造した N—メトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムクロ口卜 リフルォロボレートとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9.と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 4】
Figure imgf000057_0001
実施例 2 3
実施例 4で製造した N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロ口ト リフルォロボレートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同 様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 5】
Figure imgf000057_0002
実施例 2 4
実施例 5で製造した N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアルミネートとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定しだ。 【表 6】
Figure imgf000058_0001
実施例 2 5
実施例 5で製造した N—メトキシメチル—N _メチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアルミネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同 様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 7】
Figure imgf000058_0002
実施例 2 6
実施例 5で製造した N—メトキシメチル—N _メチルピロリジニゥムテトラフ ルォロアルミネートとエチレンカーボネート、 プロピレンカーボネート及びジメ チルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様にして各種組成物の電気伝導 度を測定した。 【表 8】
Figure imgf000059_0001
実施例 2 7
実施例 6で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペンタフ ルォロェチルトリフルォロボレートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は 実施例 1 9と同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 9】
Figure imgf000059_0002
実施例 2 8
実施例 7で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムビス (フ ルォロスルホニル) イミドとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9 と同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 1 0】
Figure imgf000060_0001
実施例 2 9
実施例 7で製造した N—メトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムビス (フ ルォロスルホニル) イミドとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 1 1】
Figure imgf000060_0002
実施例 3 0
実施例 7で製造した N—メトキシメチル _ N _メチルピロリジニゥムビス (フ ルォロスルホニル) イミドとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した'。 【表 1 2】
Figure imgf000061_0001
実施例 3 1
実施例 8で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同 様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 1 3】
Figure imgf000061_0002
実施例 3 2
実施例 8で製造した N—メ卜キシメチル— N—メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェート、 ェチルメチルカーボネー卜及びジメチルカーポネートを、 種々濃度で、 露点が一 6 O :以下の窒素雰囲気ドライボックス内で混合した。 混 合後、 各種溶液が入ったガラス容器をドライボックスから取り出し、 恒温槽に浸 漬した。 ' 恒温槽を 2 5で、 0で、 一 3 0ででそれぞれ 5時間保持し、 目視で状態を確認 した。 各組成を、 一 3 0でで液状を保つ組成、 一 3 0でから 0での間で固化する 組成、 0で以下で固まる組成、 相分離する組成に分類した。 N—メトキシメチル 一 N—メチルピロリジニゥムへキサフルォロホスフェート、 ェチルメチルカーボ ネート、 ジメチルカーボネートの混合濃度と、 目視による観察結果の関係を図 6 に示す。 図中、 横軸は N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェートの濃度、 縦軸はェチルメチルカーボネートとジメチルカーボ ネートとからなる混合溶媒中のジメチルカーボネートの重量比率を表す。例えば、 縦軸が 0のラインは溶媒がエヂルメチルカーボネートのみであることを示す。 また、 図中、 N—メトキシメチル一N—メチルピロリ,ジニゥムへキサフルォロ ホスフェートの濃度を X、溶媒中のジメチルカーボネートの重量比を Yとすると、 下記式で表される領域が一 3 0でにおいて液状を示す。
(Xぐ 4 6 . 8 7の場合)
Y≥_ 4. 7 Χ + 2 0 2. 0
Υ≥0
Υ≤ 5 5. 0
( 4 6. 8 7≤Χの場合)
0≤Υ
Υ≤ 0. 8 8 Χ + 1 3. 7 5
8. 6 7 X - 5 4 1 . 7≤Υ
上記一部の組成物の電気伝導度を測定した。 結果を表 1 4に示す。 【表 1 4】
Figure imgf000063_0001
実施例 3 3
実施例 9で製造した N—メトキシメチルー N _メチルピロリジニゥムアーセネ 一卜とェチルメチルカーボネー卜を用いた以外は実施例 1 9と同様にして各種組 成物の電気伝導度を測定した。 【表 1 5】
Figure imgf000064_0001
実施例 3 4
実施例 1 0で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムアンチ モネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様にして各 種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 1 6】
Figure imgf000064_0002
実施例 3 5
実施例 1 1で製造した N—ェチル _ N—メトキシメチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロボレートとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 1 7】
Figure imgf000065_0001
実施例 3 6
実施例 1 1で製造した N _ェチル— N—メトキシメチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロボレートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 1 8】
Figure imgf000065_0002
実施例 3 7
実施例 1 2で製造した N—ェチルー N—メ卜キシメチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同 様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 ' 【表 1 9】
Figure imgf000066_0001
実施例 3 8
実施例 1 2で製造した N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネ一トとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 2 0】
Figure imgf000066_0002
実施例 3 9
実施例 1 2で製造した N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 ' 【表 21】
Figure imgf000067_0001
実施例 40
実施例 12で製造した N_ェチル _N—メ卜キシメチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネ一トとエチレン力一ポネート、 プロピレンカーボネー卜及びジ メチルカ一ポネートを用いた以外は実施例 19と同様にして各種組成物の電気伝 導度を測定した。
【表 22】
Figure imgf000067_0002
実施例 41
実施例 13で製造した N—ェチルー N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサ フルォロホスフェートとジメチルカーポネートを用いた以外は実施例 19と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 23】 .
伝導度 伝導度 伝導度
電解質 DMC
(25で) (trc) (-30V)
(wt¾) (wt%) (mS/cm) (mS/cci) (mS/cm)
実施例 40 60 16. 2 1 0. 6 固
1 60 40 1 5. 4 8. 6 固
80 20 8. 0 3. 3 固 実施例 4 2
実施例 1 3で製造した N—ェチル—N—メトキシメチルピロリジニゥムへキサ フルォロホスフェートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 2 4】
Figure imgf000068_0001
実施例 4 3
実施例 1 4で製造した N _ェチル _ N _メトキシメチルピロリジニゥムへキサ フルォロアーセネー卜とジメチルカ一ボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 2 5】
Figure imgf000068_0002
実施例 4 4
実施例 1 4で製造した N—エヂルー N—メトキシ.メチルピロリジニゥムへキサ フルォロアーセネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 2 6】
Figure imgf000069_0001
実施例 4 5
実施例 1 5で製造した N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロボレートとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 2 7】
Figure imgf000069_0002
実施例 4 6.
実施例 1 5で製造した N—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロボレートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 2 8】
Figure imgf000070_0001
実施例 4 7
実施例 1 6で製造した N—エトキシメチル _ N _メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同 様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 2 9】
Figure imgf000070_0002
実施例 4 8 - 実施例 1 6で製造した N—エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 3 0】
Figure imgf000071_0001
実施例 4 9
実施例 1 6で製造した N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 3 1】
Figure imgf000071_0002
実施例 5 0
実施例 1 6で製造した N _エトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとエチレンカーボネート、 プロピレンカーボネー卜及びジ メチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様にして各種組成物の電気伝 導度を測定した。 【表 3 2】
Figure imgf000072_0001
実施例 5 1
実施例 1 7で製造した N—エトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサ フルォロホスフェートとジメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 3 3】
Figure imgf000072_0002
実施例 5 2
実施例 1 7で製造した N—エトキシメチル _ N _メチルピロリジニゥムへキサ フルォロホスフェートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 3 4】'
Figure imgf000072_0003
実施例 5 3
実施例 1 8で製造した N—ェトキシメチルー N—メチルピロリジ:!ゥムへキサ フルォロアーセネー卜とジメチルカ一ポネートを用いた以外は実施例 1 9と同様 にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 35】
Figure imgf000073_0001
実施例 54
実施例 18で製造した N _エトキシメチル _ N _メチルピロリジニゥムへキサ フルォロアーセネートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 19と 同様にして各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 36】
Figure imgf000073_0002
比較例 1 N—メトキシェチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフルォロボレ 一卜の合成
N—メチルピロリジン (試薬:東京化成製) 31. 108を124. 308の卜 ルェンに溶解し、 窒素置換した。 27で下プロモェ.チルメチルエーテル (試薬: アルドリッチ製) 61. 22 gを 1時間で滴下した。 除々に昇温し、 60〜70 °C にて 37時間攪拌し、 反応を終了した.。 室温まで冷却し、 生じた固体を窒素下濾 別した。 70 gのトルエンにて洗浄した後、 減圧乾燥した (茶褐色固体 78. 99 g)。得られた固体は 200 gのアセトンに懸濁し、 室温にて攪拌洗浄、 窒素 下濾別した (X 2回繰り返した)。 減圧乾燥し、 収量 62. 64 gを得た。 着色が あった為、 水 131. 83 gに溶解し、 活性炭 (カルボラフィン 武田薬品工業株 式会社製) 6. 00 gを加え 12時間 90〜95 tにて攪拌処理した。室温まで、 冷却し、 活性炭を濾別した。 減圧濃縮、 減圧乾燥し、 収量 58. 34 gを得た。 ァ セトン 200.48 g、 クロ口ホルム 27. 22 gの混合溶媒に加熱溶解し、 再結 晶した。 生成した白色固体は窒素下濾別し、 アセトン 50 gにて洗浄、 減圧乾燥 し、 N—メ卜キシェチル— N—メチルピロリジニゥムブ口マイド 34. 10 gを得 た。
— NMR (CD3OD) δ p pm:
2. 24 (m 4H), 3. 1 5 (s 3 H), 3.40 ( s 3 H), 3. 65 (m 6 H), 3. 83 (m 2 H)
続いて、 上記で製造した N—メトキシェチルー N—メチルピロリジニゥムブ口 マイド 40. 0 gを Me〇H40. 0 gに溶解し、 30wt %HBF4のメタノー ル溶液 54. 0 gを添加した。 130°Cの加熱下、 窒素気流中にて、 副生する塩化 水素と過剰の HBF4を除き目的物 (白色固体) 39. 9 gを得た。
XH-NMR (CD3OD) (5 p pm:
2. 22 (m 4H), 3. 10 (S 3 H), 3.39 (S 3 H), 3. 58 (m 6 H), 3. 8.1 (m 2H)
上記で製造した N—メトキシェチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフルォ ロボレートとプロピレンカーボネートを用いた以外は実施例 1 9と同様にして各 種組成物の電気伝導度を測定した。 【表 37】
Figure imgf000075_0001
比較例 2
比較例 1で製造した N—メトキシェチルー N—メチルピロリジニゥムテトラフ ルォロボレートとェチルメチルカーボネートを用いた以外は実施例 19と同様に して各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 38】
Figure imgf000075_0002
比較例 3 N, N, N—トリエチル— N—メチルアンモニゥムテトラフルォロボレ ート (TEMAB.F4) の合成
Ν,Ν,Ν—トリェチルー N—メチルアンモニゥムクロライド (試薬:東京化成 製) 10 Ogをメタノール 10 Ogに溶解し、 30w t %HB F4のメタノール溶 液 200.0 gを添加した。 30分攪拌すると Ν,Ν,Ν—卜リエチル— Ν_メチル アンモニゥムテトラフルォロボレートの結晶が析出した。 溶液を濾過後、 結晶を i s o—プロピルアルコールで洗浄してから、 130での加熱下、 窒素気流中に ,一, て乾燥し、 副生した塩化水素と過剰の HB F4およびメタノール、 i s o—プロ ピルアルコールを除き目的物 (白色固体) 127. l gを得た。
^-NMR (CD3OD) δ p pm:
1.31 (m 9H), 2.95 (S 3H), 3.34 (q 6 H)
上記で製造した Ν,Ν,Ν—トリエチル— Ν—メチルアンモニゥムテトラフルォ ロボレートとェチルメチルカ一ポネートを用いた以外は実施例 19と同様にして 各種組成物の電気伝導度を測定した。
【表 39】
Figure imgf000076_0001
ぐ電気化学的安定性の比較 >
実施例 55 ■
実施例 8で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェートを、 ェチルメチルカーボネートおよびジメチルカーボネート とを 1対 1の体積比で混合した溶液に、 濃度が 2Mとなるように溶解し電気化学 的安定性の測定をおこなった。 調液は露点が一 60 以下の窒素雰囲気ドライボ ックス内でおこなった。 混合後の溶液の水分をカールフィッシヤー水分計で測定 し、 30 p pm以下であることを確認した。 電気化学的安定性の測定は 3電極式 電気化学セルを使用した。 作用極として、 Φ 1. 0 mm, 電極面積 0. 0079 c m一2のグラシ一カーボン電極(BAS株式会社製)、参照極として銀ワイヤー(株 式会社ニラコ製、純度 99. 99 %)、対極として φ 0,5X 50 mmの白金電極(B AS株式会社製、 1 1— 2233) を使用した。 定電位試験をおこない、 作用極 に一定電位を印加した後、 180秒後に流れている電流値を測定した。 この電流 値と印加した電位との関係を図 7に示した。
実施例 56 実施例 8で製造した N—メトキシメチル _ N _メチルピロリジニゥムへキサフ ルォロホスフェートを、 ェチルメチルカーボネートに濃度が 2 Mとなるように溶 解し電気化学的安定性の測定をおこなった。 調液は露点が一 6 0 以下の窒素雰 囲気ドライボックス内でおこなった。 混合後の溶液の水分を力ールフィッシャー 水分計で測定し、 3 0 p p m以下であることを確認した。 電気化学的安定性の測 定は実施例 5 5と同様におこない、 結果を図 7に示した。
比較例 4
比較例 3で製造した N, N, N—トリエチルー N—メチルアンモニゥムテトラフ ルォロボレートを、プロピレンカーボネートに濃度が 1 . 5 Mとなるように溶解し 電気化学的安定性の測定をおこなった。 調液は露点が一 6 0で以下の窒素雰囲気 ドライボックス内でおこなった。 混合後の溶液の水分をカールフィッシヤー水分 計で測定し、 3 0 p p m以下であることを確認した。 電気化学的安定性の測定は 実施例 5 5と同様におこない、 結果を図 7に示した。
<電気二重層キャパシ夕の製造 >
実施例 5 7
実施例 4で合成された N—メトキシメチル _ N—メチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロボレートとェチルメチルカ一ポネートとを、 混合組成が重量比で 7 0 : 3 0となるように、 露点が— 6 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内で調 液した。 混合後の溶液の水分をカールフィッシャ一水分計で測定し、 3 0 p p m '以下であることを確認した。
上記電解液を使用して図 1の構造を有する電気二重層キャパシ夕 1を製造した。 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 ドンとともに混練して得られたペース卜をアルミニウム箔に 1 5 0 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。 容器体 1 '、 容器体 2、 スぺーサ一、 スプリングは共にステンレス鋼製であり、 セパレー夕は、 ポリプロピレン不織布である。 電気二重層キャパシ夕の組み立て はアルゴンガスを満たしたグローブボックス内でおこなった。 電極 1、 電極 2、 容器体 1、 容器体 2、 スプリング、 スぺーサ一は 1 2 0での加熱下、 2 4時間真 空乾燥した後、 グローブボックス内に持ち込んだ。上記調製した電解液を電極 1、 電極 2、 セパレ一夕に含浸させ、 図 1の構成で容器体 1と容器体 2をガスケット を介してかしめることによって電気二重層キャパシ夕を得た。
実施例 5 8
実施例 5で合成された N—メ卜キシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとプロピレンカーボネートとを、 混合組成が重量比で 4 0 : 6 0となるように、 露点が _ 7 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内で調 液した。 混合後の溶液の水分をカールフィッシヤー水分計で測定し、 3 0 p p m 以下であることを確認した。 実施例 5 7において使用した電解液に代えて、 本実 施例において上記調製した電解液を使用した以外は、 実施例 5 7と同様にして電 気二重層キャパシ夕を得た。
実施例 5 9
実施例 5で合成された N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミネートとェチルメチルカ ボネートとを、 混合組成が重量比で 6 0 : 4 0となるように、 露点が— 6 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内で調 液した.。 混合後の溶液の水分をカールフィッシャ一水分計で測定し、 3 0 p p m 以下であることを確認した。 実施例 5 7において使用した電解液に代えて、 本実 施例において上記調製した電解液を使用した以外は、 実施例 5 7と同様にして電 気二重層キャパシ夕を得た。
実施例 6 0
実施例 5で合成された N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムテトラ フルォロアルミナ一卜、 プロピレンカーボネート、 ジメチルカーボネート及びェ チレンカーボネートを、 混合組成が重量比で 4 0 : 2 0 : 2 0 : 2 0となるよう に、 露点が一 7 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内で調液した。 混合後の溶 液の水分をカールフィッシヤー水分計で測定し、 3 0 p p m以下であることを確 認した。 実施例 5 7において使用した電解液に代えて、 本実施例において上記調 製した電解液を使用した以外は、 実施例 57と同様にして電気二重層キャパシ夕 を得た。
実施例 6 1
実施例 57.において、 実施例 57で調製した電解液に代えて、 実施例 55で調 製した電解液を使用した以外は、 実施例 57と同様にして電気二重層キャパシ夕 を得た。
実施例 62
実施例 57において、 実施例 57で調製した電解液に代えて、 実施例 56で調 製した電解液を使用した以外は、 実施例 57と同様にして電気二重層キャパシ夕 を得た。
比較例 5
実施例 57において、 実施例 57で調製した電解液に代えて、 比較例 4で調製 した電解液を使用した以外は、 実施例 57と同様にして電気二重層キャパシ夕を 得た。 '
ぐ漏れ電流値の測定 >
実施例 57〜62、 比較例 5で作製されたコイン型電気二重層キャパシタに関 し、 漏れ電流値の測定をおこなった。 漏れ電流値の測定は 2 5°Cにおいて実施し た。 コイン型セルを専用のホルダにセットした後、 恒温槽に浸潰してコイン型セ ルの温度を一定に保つようにした。 この際、 ホルダ全体をビニール袋で覆い、 コ イン型セルが恒温槽内の冷媒に接液しないようにした。 所定の温度に設定した恒 温槽に、 コイン型セルを浸潰し、 4時間保持した後、 電気二重層キャパシ夕の充 放電を開始した。 電流密度が 0. 5mAcm_2の定電流充電をおこない、 電圧が 2. 5 Vに達した時点で定電圧充電に切り替えた。 2. 5 Vで 300分保持した後、 0. 5mAcm_2の定電流放電をおこない、 電圧が 0 Vに達した時点で定電圧放 電に切り替え 0 Vで 300分間保持した。 続いて 0. 5mAcm— 2の定電流充電 をおこない 2. 7 Vで 300分保持した後、 0. 5mA cm— 2の定電流放電をおこ ない、電圧が 0Vに達した時点で定電圧放電に切り替え 0 Vで 300分保持した。 以降、 定電圧充電の設定を 3. 0 V、 3. 3 Vとし同様にサイクルをおこなった.。 定電圧充電時の 3 0 0分後における電流値を漏れ電流値とした。 結果を表 4 0に 示した。
【表 4 0】
Figure imgf000080_0001
< i R損の測定 >
実施例 6 3
実施例 4で合成された N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムクロ口 トリフルォロポレードとプロピレンカーボネートとを、 混合組成が重量比で 4 0 : 6 0となるように、 露点が一 7 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内で調液 した。 混合後の溶液の水分をカールフィッシヤー水分計で測定し、 3 0 p p m以 下であることを確認した。 実施例 5 7において使用した電解液に代えて、 本実施 例において上記調製した電解液を使用した以外は、 実施例 5 7と同様にして電気 二重層キャパシタを得た。
実施例 6 4
実施例 7で合成された N—メトキシメチル— N—メチルピロリジニゥムビス ( フルォロスルホニル) イミドとプロピレンカーボネートとを、 混合組成が重量比 で 4 0 : 6 0となるように、 露点が— 7 0で以下の窒素雰囲気ドライボックス内 で調液した。 混合後の溶液の水分をカールフィッシヤー水分計で測定し、 3 0 p pm以下であることを確認した。 実施例 57において使用した電解液に代えて.、 本実施例において上記調製した電解液を使用した以外は、 実施例 57と同様にし て電気二重層キャパシ夕を得た。
実施例 58、 実施例 60、 実施例 63、 実施例 64及び比較例 5で作製された コイン型電気二重層キャパシ夕に関し、 i R損の測定をおこなった。 電気二重層 キャパシ夕の充放電測定は恒温槽にて 0°Cで実施した。 電流密度が 0. 5mAc m_2の定電流充電をおこない、 電圧が 2. 5 Vに達した時点で定電圧充電に切り 替えた。 2. 5 Vで 90分保持した後、 0. 5mAcm— 2の定電流放電をおこな い、 電圧が 0. 1 Vに達した時点で低電圧放電に切り替え 0. I Vで 90分間保 持した。 以上の充電/放電を併せて 1サイクルとした。 4サイクル目の放電直後 の i R損を測定した。 結果を表 41に示した。 なお、 比較例 5の 4サイクル目の 放電直後における i R損を 1 00とした際の実施例 58、 実施例 60、 実施例 6 3及び実施例 64の i R損を比較した結果を表 14に示した。
【表 4 1】
Figure imgf000081_0001
ぐ電気二重層キャパシ夕 2の製造 >
実施例 65
実施例 6で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペンタフ ルォロェチルトリフルォロボレートとェチルメチル ーボネートとを、 混合組成 が重量比で 60 : 40となるように、 露点が一 60で以下の窒素雰囲気ドライボ ックス内で調液した。混合後の溶液の水分をカールフイツシャ一水分計で測定し、 30 p pm以下であることを確認した。
上記電解液を使用して図 3の構造を有する電気二重層キャパシ夕 2を製造した。 電気二重層キャパシ夕 2は円筒状ガラス容器 1 9、 円筒状ねじ口キャップ 2 0、 電極巻回体 2 1、帯状電気リード部 2 2、 2 3および電解液から構成されている。 図 4に示すように、 電極巻回体 2 1は、 フッ素樹脂製の巻心 2 4、 帯状の正極 シート 2 5、 帯状の負極シート 2 6、 および帯状正極シート 2 5を挟む 2つの帯 状セパレー夕 2 7、 2 8より構成され、 これら構成部品を図 4に示す順序で巻心 2 4を中心に渦巻状に巻回し、 フッ素樹脂製テープで固定したものである。
正極シー卜 2 5及び負極シ一ト 2 6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ともに混練して得られたペーストを厚さ 3 0 mのアルミニウム箔に 1 5 0 mの厚さで塗工後、 乾燥して得られたものであ る。 正極シート 2 5及び負極シート 2 6の展開物は図 4に示す通り、 電極層が存 在しない帯状電気リード部を有する。
上記各構成部材を充分に真空乾燥した後、 露点が一 6 0 以下の窒素雰囲気ド ライボックス内に導入し、 以下のように電気二重層キャパシタ 2を組み立てた。 すなわち、 電極巻回体 2 1を円筒状ガラス容器 1 9に挿入した後、 実施例 1 3で 得られた電解液を注入し、 電解液を電極細部に染み込ませるためにドライボック ス前室にて減圧含浸させた。 帯状電気リード部を円筒状ガラス容器のスクリユー 式封口.部にフッ素樹脂製シールテープを介して、 円筒状ねじ口キャップ 2 0で円 筒状ガラス容器を密閉した。
上記方法で製造された電気二重層キャパシ夕に関し、 充放電試験および漏れ電 流値の測定をおこなった。 測定はいずれも窒素雰囲気ドライボックス内において 実施した。 電気二重層キャパシ夕の充放電は以下の条件で実施した。 すなわち、 電流密度が 0 . 5 mA c m一2の定電流充電をおこない、 電圧が 2 . 5 Vに達した 時点で定電圧充電に切り替えた。 2. 5 Vで 3 0 0分保持した後、 0 . 5 mA c m 一2の定電流放電をおこない、 電圧が 0 Vに達した時点で定電圧放電に切り替え 0 Vで 3 0 0分間保持した。 放電の際の電気エネルギーの積算値から静電容量を算 出した。 漏れ電流値の測定は以下のように実施した。 すなわち、 0 . 5 mA c m 一2の定電流充電をおこない電圧が 2 . 7 Vに達した時点で定電圧充電に切り替え 2. 7 Vで 120分保持した。 続いて 0. 5mAcm_2の定電流充電をおこない、 電圧が 3.0Vに達した時点で定電圧放電に切り替え 120分保持した。以降、定 電圧充電の設定を 3. 3 V、 3.6 Vとし同様にサイクルをおこなった。 定電圧充 電時の 120分後における電流値を各設定電圧における漏れ電流値とし、 結果を 表 42に示した。
比較例 6
実施例 65において、 使用した電解液に代えて、 比較例 4において調製した電 解液を使用した以外は、実施例 65と同様にして電気二重層キャパシ夕 2を得た。 充放電試験および漏れ電流値の測定を実施例 57と同様な方法で実施した。
【表 42】
Figure imgf000083_0001
実施例 66
実施例 6で製造した N—メトキシメチルー N—メチルピロリジニゥムペンタフ ルォロェチルトリフルォロボレートと、 エチレンカーボネ一卜 (EC) ·ェチルメ チルカーボネート (EMC) の混合溶液 (体積混合比 EC : EMC= 1 : 3) を 30重量%の濃度で混合し、 この混合溶液にリチウムテトラフルォロボレート (L i BF4) を 0. 6Mの濃度で混合した。 露点が— 60で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ヤー水分計で 測定し、 30 p pm以下であることを確認した。
<リチウム二次電池の作製 >
図 2の構造を有するコイン型リチウム二次電池を製造した。 図 2において、 1 1は正極、 12は負極、 13は多孔質セパレ一夕、 14は正極缶、 15は負極缶、 16はガスケット、 17はスぺーサ一、 18はスプリングである。 図 2に示すリ チウムニ次電池を以下に示す手順で作成した。 正極缶 1 4、 負極缶 1 5、 スぺー サー 1 7およびスプリング 1 8はステンレス製のものを使用した。 負極 1 2には 厚さ 2 0 0 mのリチウム金属箔を円形状に切り出したものを使用した。 次に正 極 1 1の作製を示す。 L i C o〇2粉末と導電助剤のアセチレンブラックと結着 剤の P V d Fを 8 5 : 1 0 : 5の重量比で混合し、 N—メチルピロリ ドンを加え ペース卜状にした。 これを厚さ 3 0 z mのアルミニウム箔上に電極塗工用アプリ ケ一夕一で均一に塗工した。 これを 1 2 O t:で 8時間、 真空乾燥した後、 電極打 ち抜き機で円形状に切り出し正極 1 1を得た。 セパレー夕および切り出した正極 に実施例 6 6で得られた電解液を含浸させておく。 正極を正極缶 1 4の底面に載 せ、 その上に多孔質セパレ一夕 1 3を載置した後、 ガスケット 1 6を揷入した。 その後、 負極 1 2とさらにその上に、 スぺーサー 1 7とスプリング 1 8と負極缶 1 5とを順々に多孔質セパレー夕 1 3上に載置し、 コイン形電池かしめ機を使用 して、 正極缶 1 4の開口部分を内方へ折曲することにより封口しリチウム二次電 池を作成した。 上記の Ϊ!り作成した電池を下記のようにして充放電試験を実施し た。 充電は 0. 2 1 mAの一定電流でおこない、 電圧が 4. 2 Vに到達した時点で 4. 2 Vで 3 0分間定電圧充電した。 放電は 0. 2 1 mAの定電流でおこない電圧 が 3 V.になるまで放電した。 電圧が 3 Vに到達したら 3 Vで 3 0分間保持し、 以 上の充電と放電を合わせて 1サイクルとした。 実施例 6 6の充放電曲線を図 5に 示した。 産業上の利用可能性
本発明の式 (1 ) で表される第 4級アンモニゥム塩及びこれを含有する電解液 は、 高い電気伝導性を有し、 耐電圧の高い溶媒である鎖状カーボネートへの溶解 性に優れ、 低温での信頼性に優れ、 耐電圧が高く、 電気化学デバイスの電解液と して好適である。

Claims

請求の範囲
1. 式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩。
Figure imgf000085_0001
(式中、 R1は、 炭素数 1から 4の直鎖又は分岐のアルキル基を示し、 R2は、 炭 素数 1から 3の直鎖又は分岐のアルキル基を示す。 X—は、 CF3C〇2—、 CF3 S〇3BF3-、 C 1 BF3 -、 A 1 F4 -、 CF3BF3-、 C2F5BF3 -、 N ( S O 2F) 2—、 PF6—、 A s F6_又は S b F6—を示す。)
2. R1が、 炭素数 1又は 2のアルキル基を示し、 R2が、 炭素数 1又は 2のァ ルキル基を示し、 X—が、 CF3C〇2_、 C 1 BF3—、 A 1 F4—、 N (S〇2F) 2一又は P F 6—である 求の範囲第 1項に記載の第 4級アンモニゥム塩。
3. 式 (2) で表される第 4級アンモニゥム塩。
Figure imgf000085_0002
(2)
(式中、 X—は上記と同じ。 Meはメチル基を示す。)
4. X—が、 A 1 F4_、 N (S〇2F) 2-又は P F6—である請求の範囲第 3項 に記載の第 4級アンモニゥム塩。
5. 請求の範囲第 1〜 4項のいずれか 1項記載の第 4級アンモニゥム塩のうち 少なくとも 1種と、 有機溶媒とを含んでなることを特徴とする組成物。 .
6. 有機溶媒が、 鎖状炭酸エステルであることを特徴とする請求の範囲第 5項 に記載の組成物。
7. 鎖状炭酸エステルが、 ェチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネー トから選ばれる 1種以上の鎖状炭酸エステルであることを特徴とする請求の範囲 第 6項に記載の組成物。
8. 鎖状炭酸エステルが、 ェチルメチルカーボネートであることを特徴とする 請求の範囲第 7項に記載の組成物。
9. 式 (3) で表される電解質。.
Figure imgf000086_0001
(式中、 R1は、 炭素数 1から 4の直鎖又は分岐のアルキル基を示し、 R2は、 炭 素数 1から 3の直鎖又は分岐のアルキル基を示す。 X—は、 CF3C〇2—、 CF3 S〇3BF3-、 C 1 BF3-、 A 1 F4 -、 CF3BF3-、 C2F5BF3-、 N ( SO 2F) 2―、 PF6―、 A s F6—又は S b F6—を示す。)
10. R1力 炭素数 I'又は 2のアルキル基を示し、 R2が、 炭素数 1又は 2のァ ルキル基を示し、 X—が、 CF3C〇2—、 C 1 BF3—、 A 1 F4—、 N (S02F) 2一又は PF6_である請求の範囲第 9項に記載の電解質。
1 1. 式 (4) で表される電解質。
Figure imgf000086_0002
(式中、 X—は上記と同じ。 Meはメチル基を示す。)
12. X—が、 A l F4—、 N (S02F) 2—又は P F 6—である請 '求の範囲第 3項 に記載の電解質。 .
13. 請求の範囲第 9〜12項のいずれか 1項に記載の電解質のうち少なくとも 1種を含んでなることを特徴とする電解液。
14. 請求の範囲第 9〜12項のいずれか 1項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ことを特徴とする電解液。
15. 有機溶媒が、 鎖状炭酸エステルであることを特徴とする請求の範囲第 14 項に記載の電解液。
16. 鎖状炭酸エステルが、 ェチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネー 卜から選ばれる 1種以上の鎖状炭酸エステルであることを特徴とする請求の範囲 第 1 5項に記載の電解液。
17. 鎖状炭酸エステルが、 ェチルメチルカーボネートであることを特徴とする 請求の範囲第 16項に記載の電解液。
18. 有機溶媒が、 環状炭酸エステルであることを特徴とする請求の範囲第 14 項に記載の電解液。
19. 請求の範囲第 13〜18項のいずれか 1項に記載の電解液を用いたことを 特徴とする電気化学デバイス。
20. 請求の範囲第 13〜18項のいずれか 1項に記載の電解液を用いたことを 特徴とする電気二重層'キャパシタ。
21. 請求の範囲第 13〜18項のいずれか 1項に記載の電解液を用いたことを 特徴とする二次電池。
22. .(a) 式 (5) のアルキルピロリジンと式 (6) の化合物とを反応させるこ とにより、 式 (l a) で表される第 4級アンモニゥム塩を製造する工程、
Figure imgf000087_0001
(式中、 R1は、 上記と同じ。)
Figure imgf000087_0002
(式中、 R2、 上記と同じ。 Yは、 Cし B r又は Iを示す。)
Figure imgf000088_0001
(式中、 R1 R2及び Yは、 上記と同じ。)
(b) 式 (1 a) で表される第 4級アンモニゥム塩と式 (7) で表される化合物 とを反応させる工程、
MX (7)
(式中、 Mは、 水素原子、 アルカリ金属原子、 アルカリ土類金属原子或いは金属 原子を示す。 Xは、 上記と同じ。) - を含むことを特徴とする式 (1) で表される第 4級アンモニゥム塩の製造方法。
23. 式 (8) の第 4級アンモニゥム塩と BF3とを反応させることを特徴とす る; 式 (9) で表される第 4級アンモニゥム塩の製造方法。
Figure imgf000088_0002
Figure imgf000088_0003
(式中、 R1及び R2は、 上記と同じ。 Zは、 C 1又は CF3S03を示す。) 24. 式 (10) の第 4級アンモニゥム塩と A 1 F3とを反応させることを特徴 とする、 式 (1 1) で表される第 4級アンモニゥム塩の製造方法。
Figure imgf000089_0001
Figure imgf000089_0002
(式中、 R1及び R2は、 上記と同じ。 Qは、 F (HF) n (0≤n≤oo) を示す。)
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