JP2012094862A - 電解質、これを用いた電解液及び電気化学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電解質は、一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩を含有する。R1はメチル、エチル又はトリフルオロメチル、R2〜R14は水素原子、C及びC*は炭素原子、Nは窒素原子、hは0〜3、i、j、x、y及びzは0〜2、(h+x)は0〜3、(i+y)及び(j+z)は2〜4、X−は対アニオンを表し、対アニオンの第一原理分子軌道計算によるHOMOエネルギーが−0.60〜−0.20a.u.であって、BF4 −、PF6 −及びCF3SO3 −からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
【選択図】なし
Description
従来、キャパシタの電解質にはテトラエチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩、または1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸等が電解質として用いられている。特に過酷な条件下で、しかも大電流で使用されるハイブリッド電気自動車等の新しい用途分野では、さらに長期信頼性に優れ、耐電圧が高く(電位窓が広く)、しかも高い電気伝導性を有する電解質の開発が急務となっている。
一方、高い電気伝導性を有し、経時的な性能劣化(長期信頼性)の改善を目的として、特定の環状構造を有するカチオンと脂肪族飽和ジカルボン酸アニオンを含む電解コンデンサ用電解液が知られている(例えば、特許文献2、3)。
また、特許文献2、3記載の非水電解液を用いても、耐電圧が十分でなく、この電解液を用いた電気化学キャパシタは経時的な性能劣化が生じる場合がある。
すなわち、本発明の目的は、長期信頼性に優れ、耐電圧が高い(電位窓が広い)電解質を提供することである。
一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩(A)を含有してなる電気二重層キャパシタ用電解質(B)、該電解質(B)を含有する電気二重層キャパシタ用電解液及び該電解液を用いた電気二重層キャパシタ用を要旨とする。
一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩(A)は、カチオン中心の窒素原子が立体的にアルキル基で保護されている特定の環構造を有するカチオンと、酸化電位の高いアニオンとからなるため、従来の電解質と比較して分子軌道計算においてカチオンのLUMO値が高く、かつアニオンのHOMO値が高い。この結果、第4級アンモニウム塩(A)は、酸化電位と還元電位との差が大きく、酸化還元を受けにくく、電気化学的に安定であり、電解液に用いたとき、耐電圧が非常に高いという特徴を発揮する。
ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等)、水酸基、ニトロ基、シアノ基及びエーテル結合を有する基(メトキシ基及びエトキシ基等) からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有していてもよい炭素数1〜10の1価炭化水素基(R1)としては、直鎖脂肪族炭化水素基、分岐脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基等が含まれる。R1の具体例を以下に挙げる。
ただし、Meはメチル基、Etはエチル基、fMはトリフルオロメチル基、fEはペンタフルオロエチル基、Hは水素原子を表す。
(a5)は、一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩(A5)のメチル基をエチル基に置き換えたものに対応する。
(a6)は、一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(A3)のメチル基をエチル基に置き換えたものに対応する。
(a7)は、一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩(A2)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
(a8)は、一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩(A5)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
(a9)は、一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(A3)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
(a18)は、一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩(A12)のメチル基をエチル基に置き換えたものに対応する。
(a19)は、一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩(A13)のメチル基をエチル基に置き換えたものに対応する。
(a20)は、一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩(A4)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
(a21)は、一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩(A12)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
(a22)は、一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩(A13)のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたものに対応する。
対アニオン(X−)の第一原理分子軌道計算によるHOMOエネルギー(以下、HOMOエネルギーと略記する。)は、−0.60〜−0.20a.u.であり、好ましくは−0.60〜−0.25a.u.である。
アルキルアンモニウム塩としては、アルキルアンモニウムBF4塩及びアルキルアンモニウムPF6塩等が含まれ、例えばテトラエチルアンモニウムBF4塩及びトリエチルメチルアンモニウムBF4塩等が挙げられる。
アミジニウム塩としては、イミダゾリウムBF4塩及びイミダゾリウムPF6塩等が含まれ、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムBF4塩及び1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムBF4塩及び1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウムBF4塩等が挙げられる。
電解質(B)の含有量(重量%)は、電解液の電気伝導度及び電気化学キャパシタの内部抵抗の観点から、電解液の重量(電解質(B)及び非水溶媒(C)の重量)に基づいて、3〜100が好ましく、さらに好ましくは5〜80、特に好ましくは10〜50、最も好ましくは15〜40である。また、非水溶媒(C)の含有量は、電解液の重量(電解質(B)及び非水溶媒(C)の重量)に基づいて、0〜97が好ましく、さらに好ましくは20〜95、特に好ましくは50〜90、最も好ましくは60〜85である。
1H−NMRの測定条件 機器:AVANCE300(日本ブルカー株式会社)、溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド、周波数:300MHz。
19F−NMRの測定条件 機器:AL−300(日本電子株式会社)、溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド、周波数:300MHz
13C−NMRの測定条件 機器:AL−300(日本電子株式会社)、溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド、周波数:300MHz
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)113部、アセトン339部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた。溶液を攪拌しながらヨウ化メチル156部をゆっくりと滴下した後、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a1)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A2’)255部を得た。
酸化銀116部、42重量%のホウフッ化水素酸水溶液209部を混合した溶液を100℃減圧脱水して得られた固体に、メタノール550部を加えて溶解しAgBF4メタノール溶液を得た。
上記のAgBF4メタノール溶液745部を、第4級アンモニウム塩(A2’)253部及びメタノール253部の混合溶液に対してゆっくりと滴下しながら、混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。なお、銀イオン及びヨウ化物イオンは、原子吸光分光光度計(株式会社島津製作所AA−6200)で定量した(以下同じである。)。
プロピレンカーボネート100部にモレキュラーシーブ(ナカライテスク株式会社、3A 1/16;以下、同じである。)3部を加えて25℃で60時間放置して乾燥を行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートを得た。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A2−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(1)を得た。電解液(1)の水分は16ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
プロピレンカーボネート100部とジメチルカーボネート100部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートと脱水ジメチルカーボネートとを得た。
脱水プロピレンカーボネート40部、脱水ジメチルカーボネート40部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(2)を得た。電解液(2)の水分は20ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
スルホラン100部にモレキュラーシーブ3部を加えて25℃で60時間放置して乾燥を行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水スルホランを得た。
脱水スルホラン80部と電解質(A2−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(3)を得た。電解液(3)の水分は17ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
エチレンカーボネート50部とジメチルカーボネート50部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水エチレンカーボネートと脱水ジメチルカーボネートとを得た。
脱水エチレンカーボネート40部、脱水ジメチルカーボネート40部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(4)を得た。電解液(4)の水分は20ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
アセトニトリル100部にモレキュラーシーブ3部を加えて25℃で60時間放置して乾燥を行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水アセトニトリルを得た。
脱水アセトニトリル80部と電解質(A2−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(5)を得た。電解液(5)の水分は16ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
3−メチルスルホラン100部にモレキュラーシーブ3部を加えて25℃で60時間放置して乾燥を行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水3−メチルスルホランを得た。
脱水3−メチルスルホラン80部と電解質(A2−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(6)を得た。電解液(6)の水分は20ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
ブチレンカーボネート50部とジメチルカーボネート50部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水ブチレンカーボネートと脱水ジメチルカーボネートとを得た。
脱水ブチレンカーボネート40部、脱水ジメチルカーボネート40部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(7)を得た。電解液(7)の水分は22ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
プロピレンカーボネート50部とエチルメチルカーボネート100部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートと脱水エチルメチルカーボネートとを得た。
脱水プロピレンカーボネート32部、脱水エチルメチルカーボネート48部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(8)を得た。電解液(8)の水分は18ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
プロピレンカーボネート50部とγ−ブチロラクトン50部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートと脱水γ−ブチロラクトンとを得た。
脱水プロピレンカーボネート40部、脱水γ−ブチロラクトン40部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(9)を得た。電解液(9)の水分は27ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
プロピレンカーボネート50部とジエチルカーボネート100部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートと脱水ジエチルカーボネートとを得た。
脱水プロピレンカーボネート24部、脱水ジエチルカーボネート56部及び電解質(A2−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(10)を得た。電解液(10)の水分は22ppmであった。
・AgPF6溶液の作成
「42重量%のホウフッ化水素酸水溶液209部」を「60重量%のHPF6水溶液243部」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、AgPF6のメタノール溶液を得た。
上記のAgPF6メタノール溶液803部を、第4級アンモニウム塩(A2’)253部及びメタノール255部の混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgPF6メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。濾液を80℃減圧で脱溶媒を行い、白色結晶262部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって本発明の電解質(A2−2)194部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A2−2)は一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a1)に対応する。X−はPF6 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
実施例1と同様の方法で、脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A2−2)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(11)を得た。電解液(11)の水分は34ppmであった。
・AgCF3SO3溶液の作成
「42重量%のホウフッ化水素酸水溶液209部」を「60重量%のCF3SO3H水溶液250部」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、AgCF3SO3のメタノール溶液を得た。
上記のAgCF3SO3メタノール溶液807部を、第4級アンモニウム塩(A2’)253部及びメタノール255部の混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgCF3SO3メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。濾液を80℃減圧脱溶媒を行い、白色結晶265部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A2−3)196部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A2−3)は一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a1)に対応する。X−はCF3SO3 ーイオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
実施例1と同様にして、脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A2−3)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(12)を得た。電解液(12)の水分は37ppmであった。
・1−アザビシクロ[3,2,2]ノナンの合成
4−ピリジンプロパノール(4−(3−ヒドロキシプロピル)ピリジン)(シグマアルドリッチジャパン株式会社)137部とエタノール1000部とを混合し、ナトリウム250部を徐々に加えて6時間還流した後、反応溶液を30℃に冷却し、水250部を加え、70℃減圧下でエタノールを蒸発させ、残留物にジエチルエーテル200部を加えて抽出した。抽出物を30℃減圧脱溶媒を行い、無色粘性液体を得た。この液体114部に濃ヨウ化水素酸水溶液250部を徐々に滴下し、さらに3時間還流を行った後、50重量%水酸化ナトリウム水溶液350部を添加し、50℃で3時間加熱して反応混合物を得た。その後30℃に冷却し、この反応混合物にジエチルエーテル800部を加えて抽出を行った後、エーテル層に炭酸ナトリウムを添加して乾燥した。乾燥エーテル層から、10℃減圧でジエチルエーテルを除去した後、蒸留(180℃、2.7kPa)して、蒸留物を得た。蒸留物を1H−NMRで分析した結果、原料のシグナルが消失し、1−アザビシクロ[3,2,2]ノナンが生成していることがわかった。収率は53重量%であった。
1−アザビシクロ[3,2,2]ノナン125部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化メチル156部をゆっくりと滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧乾燥を行い一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a2)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A5’)267部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A5’)267部及びメタノール267部の混合溶液に対して、ゆっくりと滴下しながら、混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶218部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い本発明の電解質(A5−1)155部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A5−1)は一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a2)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A5−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(13)を得た。電解液(13)の水分は32ppmであった。
・1−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタンの合成
4−ピリジンメタノール(4−ヒドロキシメチルピリジン)(シグマアルドリッチジャパン株式会社)110部とエタノール1000部とを混合し、ナトリウム250部を徐々に加えて6時間還流した後、反応溶液を30℃に冷却し、水250部を加え、減圧下でエタノールを蒸発させ、残留物にジエチルエーテル200部を加えて抽出した。抽出物を30℃減圧脱溶媒を行い、無色粘性液体を得た。この液体114部に濃ヨウ化水素酸水溶液250部を徐々に滴下し、さらに3時間還流を行った後、50重量%水酸化ナトリウム水溶液350部を添加し、50℃で3時間加熱して反応混合物を得た。その後30℃に冷却し、この反応混合物にジエチルエーテル800部を加えて抽出を行った後、エーテル層に炭酸ナトリウムを添加して乾燥した。乾燥エーテル層から、10℃減圧でジエチルエーテルを除去した後、蒸留(140℃、2.7kPa)して、蒸留物を得た。蒸留物を1H−NMRで分析した結果、原料のシグナルが消失し、1−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタンが生成していることがわかった。収率は40重量%であった。
1−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタン100部、及びアセトン300部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化メチル156部をゆっくり滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a3)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A3’)242部得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A3’)239部及びメタノール239部の混合溶液に対して、ゆっくりと滴下しながら、混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶194部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A3−1)138部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A3−1)は一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a3)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A3−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(14)を得た。電解液(14)の水分は36ppmであった。
・電解液溶媒の脱水
プロピレンカーボネート100部とジメチルカーボネート100部とにそれぞれモレキュラーシーブ3部ずつを加えて25℃で60時間放置して乾燥行った後、モレキュラーシーブを濾別し、脱水プロピレンカーボネートと脱水ジメチルカーボネートとを得た。
脱水プロピレンカーボネート40部、脱水ジメチルカーボネート40部及び電解質(A3−1)20部を均一混合して、本発明の電解液(15)を得た。電解液(15)の水分は20ppmであった。
・PF6塩の作成
AgPF6メタノール溶液(実施例11と同様にして得た。)803部を、第4級アンモニウム塩(A3’)253部及びメタノール255部の混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgPF6メタノール溶液又は混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。濾液を80℃減圧で脱溶媒を行い、白色結晶262部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A3−2)194部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A3−2)は一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a3)に対応する。X−はPF6 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A3−2)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(16)を得た。電解液(16)の水分は30ppmであった。
・CF3SO3塩の作成
AgCF3SO3メタノール溶液(実施例12と同様にして得た。)807部を、第4級アンモニウム塩(A3’)253部及びメタノールの混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgCF3SO3メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。濾液を80℃減圧で脱溶媒を行い、白色結晶265部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧脱溶媒することによって、本発明の電解質(A3−3)196部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A3−3)は一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩(表1の(a3)に対応する。X−はCF3SO3 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A3−3)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(17)を得た。電解液(17)の水分は32ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)113部、及びアセトン339部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化エチル172部を徐々に滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基がエチル基に置き換わったもの。表1の(a4)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A6’)269部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A6’)267部及びメタノール267部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶218部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A6−1)156部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A6−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基がエチル基に置き換わったもの。表1の(a4)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A6−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(18)を得た。電解液(18)の水分は35ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[3,2,2]ノナン(実施例13と同様にして得た。)125部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化エチル172部を徐々に滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表1の(a5)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A7’)281部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A7’)267部及びメタノール267部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶230部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A7−1)166部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A7−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表1の(a5)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A7−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(19)を得た。電解液(19)の水分は40ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタン(実施例14と同様にして得た。)100部、及びアセトン300部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化エチル172部を徐々に滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表1の(a6)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A8’)256部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A8’)253部及びメタノール253部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶206部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A8−1)146部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A8−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表1の(a6)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A8−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(20)を得た。電解液(20)の水分は29ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)113部、及びアセトン339部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。ついで50℃まで昇温して、50重量%ヨウ化トリフルオロメチルのアセトン溶液394部を3時間かけて滴下した。ついで80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却して溶液を取り出し、80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a7)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A9’)309部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A9’)307部及びメタノール307部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶258部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A9−1)189部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A9−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a7)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A9−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(21)を得た。電解液(21)の水分は28ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[3,2,2]ノナン(実施例13と同様にして得た。)125部、及びアセトン375部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。ついで50℃まで昇温して、50重量%ヨウ化トリフルオロメチルのアセトン溶液394部を3時間かけて滴下した。ついで80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却して、溶液を取り出し、80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a8)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A10’)321部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A10’)321部及びメタノール321部の混合物に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶270部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A10−1)200部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A10−1)は、第4級アンモニウム塩(一般式(6)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a8)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A10−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(22)を得た。電解液(22)の水分は34ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタン(実施例14と同様にして得た。)100部、及びアセトン300部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた。ついで50℃まで昇温して、50重量%ヨウ化トリフルオロメチルのアセトン溶液394部を3時間かけて滴下した。ついで80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却して溶液を取り出し、80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a9)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A11’)296部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A11’)293部及びメタノール293部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶244部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A11−1)178部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A11−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(3)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表1の(a9)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A11−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(23)を得た。電解液(23)の水分は41ppmであった。
L−プロリン(シグマアルドリッチ社)115部とテトラハイドロフラン385部の混合液に塩化チオニル143部を加えた後、これをトリメチルシリルジアゾメタン138部及びテトラハイドロフラン362部の混合溶液に滴下し、20℃で1時間撹拌して反応混合溶液を得た。その後、酸化銀231部を懸濁させた1重量%チオ硫酸ナトリウム溶液に上記の反応混合溶液を滴下し、50℃で3時間撹拌し、濃塩酸15部を加え酸性にし、1000部のジメチルエーテルで抽出した後、エーテル層を減圧脱溶媒して、固体を得た。得られた固体から1000部のジエチルエーテルで抽出したエーテル層を減圧脱溶媒して、2−(3−ヒドロキシプロピル)ピロールを得た。
1−アザビシクロ[3,3,0]オクタン113部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化メチル156部を1時間かけて滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて脱溶剤を行い、一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a14)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A4’)255部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A4’)253部及びメタノール253部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶206部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A4−1)144部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A4−1)は一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a14)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A4−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(24)を得た。電解液(24)の水分は35ppmであった。
脱水プロピレンカーボネート40部、脱水ジメチルカーボネート40部及び電解質(A4−1)20部を25℃にて均一混合溶解させて、本発明の電解液(25)を得た。電解液(25)の水分は26ppmであった。
脱水スルホラン80部及び電解質(A4−1)20部を40℃にて均一混合溶解させて、本発明の電解液(26)を得た。電解液(26)の水分は23ppmであった。
・PF6塩の合成
AgPF6メタノール溶液(実施例11と同様にして得た。)803部を、第4級アンモニウム塩(A4’)253部及びメタノール253部の混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgPF6メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶262部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、本発明の電解質(A4−2)191部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A4−2)は一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩(表4の(a14)に対応する。X−はPF6 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A4−2)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(27)を得た。電解液(27)の水分は28ppmであった。
AgCF3SO3メタノール溶液(実施例12と同様にして得た。)807部を、第4級アンモニウム塩(A4’)253部及びメタノール253部の混合溶液に対して、徐々に混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgCF3SO3メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶263部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A4−3)197部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A4−3)は一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩(表4の(a14)に対応する。X−はCF3SO3 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A4−3)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(28)を得た。電解液(28)の水分は36ppmであった。
・1−アザビシクロ[4,3,0]ノナンの合成
2−ピリジンプロパノール(2−(3−ヒドロキシプロピル)ピリジン)(シグマアルドリッチジャパン株式会社)137部及びエタノール1000部を混合し、ナトリウム250部を徐々に加えて6時間還流した後、冷却し、水250部を加えた。ついで、減圧下でエタノールを蒸発させ、残留物にジエチルエーテル200部を加えて抽出した後、減圧脱溶媒を行い、無色粘性液体を得た。この液体に濃ヨウ化水素酸水溶液250部を徐々に滴下し、さらに3時間還流を行った後、50重量%水酸化ナトリウム350部を添加し、50℃で3時間加熱して反応混合物を得た。その後30℃に冷却し、この反応混合物にジエチルエーテル800部を加えて抽出を行った後、エーテル層に炭酸ナトリウムを添加して乾燥した。乾燥エーテル層から、10℃減圧でジエチルエーテルを除去した後、蒸留(140℃、2.7kPa)して、蒸留物を得た。蒸留物を1H−NMRで分析した結果、原料のシグナルが消失し、1−アザビシクロ[4,3,0]ノナンが生成していることがわかった。収率50重量%であった。
1−アザビシクロ[4,3,0]オクタン125部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化メチル156部を1時間かけて滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて脱溶剤を行い、一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a15)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A12’)267部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A12’)267部及びメタノール267部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶218部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A12−1)155部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A12−1)は一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a15)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A12−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(29)を得た。電解液(29)の水分は35ppmであった。
・1−アザビシクロ[4,4,0]デカンの合成
2−ピリジンプロパノール(2−(3−ヒドロキシプロピル)ピリジン)(シグマアルドリッチジャパン株式会社)137部及びエタノール1000部を混合し、ナトリウム250部を徐々に加えて6時間還流した後、冷却し、水250部を加えた。ついで、減圧下でエタノールを蒸発させ、残留物にジエチルエーテル200部を加えて抽出した後、減圧脱溶媒を行い、無色粘性液体を得た。この液体に、濃ヨウ化水素酸水溶液250部を徐々に滴下し、さらに3時間還流を行った後、ジエチルエーテル550部を加えて抽出し、減圧下でジエチルエーテルを除去した。その後、テトラハイドロフラン685部及びシアン化ナトリウム148部を加え、100℃で2時間撹拌した後、減圧脱溶媒によりテトラハイドロフランを除去し、ジエチルエーテル685部及び水750部を加えてから、エーテル抽出し、エーテル層を減圧脱溶媒して無色液体を得た。この液体を、濃硫酸500部及び水750部の水溶液に、加え、6時間還流した。反応後、0℃に冷却し沈殿した固体(2−(4−ヒドロキシブチル)ピリジン)を濾取した。
1−アザビシクロ[4,4,0]デカン141部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化メチル156部を1時間かけて滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて脱溶剤を行い、一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a16)に対応する。ただし、X−はヨウ化物イオンである。)(A13’)283部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A13’)281部及びメタノール281部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶232部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A13−1)167部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A13−1)は一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩(表2の(a16)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A13−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(30)を得た。電解液(30)の水分は24ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[3,3,0]オクタン(実施例24と同様にして得た。)113部、及びアセトン339部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後攪拌しながらヨウ化エチル172部を徐々に滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて脱溶剤を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a17)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A14’)269部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A14’)267部及びメタノール267部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶218部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A14−1)155部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A14−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a17)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A14−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(31)を得た。電解液(31)の水分は23ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[4,3,0]ノナン(実施例29と同様にして得た。)125部、及びアセトン375部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化エチル172部を1時間かけて滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて脱溶剤を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a18)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A15’)281部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A15’)281部及びメタノール281部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶230部を得た。得られた結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A15−1)166部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A15−1)は、第4級アンモニウム塩(一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a18)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A15−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(32)を得た。電解液の水分は37ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[4,4,0]デカン(実施例30と同様にして得た。)140部、及びアセトン300部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた後、攪拌しながらヨウ化エチル172部を1時間かけて滴下し、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し80℃減圧にて脱溶剤を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a19)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A16’)296部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A16’)295部及びメタノール295部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶244部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A16−1)183部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A16−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をエチル基に置き換えたもの。表2の(a19)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A16−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(33)を得た。電解液(33)の水分は45ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[3,3,0]オクタン(実施例24と同様にして得た。)113部、及びアセトン339部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた後、50℃まで昇温して、50重量%ヨウ化トリフルオロメチルのアセトン溶液394部を3時間かけて滴下し、80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却した。80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a20)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A17’)309部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A17’)307部及びメタノール307部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶258部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A17−1)191部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A17−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(4)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a20)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A17−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(34)を得た。電解液(34)の水分は48ppmであった。
・ヨウ化第4級アンモニウムの合成
1−アザビシクロ[4,3,0]ノナン(実施例29と同様にして得た。)125部、及びアセトン375部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた後、50℃まで昇温して、50重量%ヨウ化トリフルオロメチルのアセトン溶液394部を3時間かけて滴下し、80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却した。80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a21)に対応する。X−はヨウ化物イオンである。)(A18’)321部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、第4級アンモニウム塩(A18’)321部及びメタノール321部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶270部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A18−1)202部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A18−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(7)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a21)に対応する。X−はBF4 −イオン)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A18−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(35)を得た。電解液(35)の水分は39ppmであった。
・ジベンゾチオフェンスルホン酸塩の合成
1−アザビシクロ[4,4,0]デカン(実施例30と同様にして得た。)139部及びアセトン339部を冷却コンデンサ付きステンレス製オートクレーブに仕込み均一に溶解させた後、50℃まで昇温して、50重量%S−(トリフルオロメチル)ジベンゾチオフェニウムー3−スルフォネート(ダイキン株式会社、MEC−21、化学式(9))のアセトン溶液758部を徐々に滴下し、80℃にて反応を行い、30時間後30℃にまで冷却した。80℃減圧脱溶媒を行い、第4級アンモニウム塩(一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a22)に対応する。X−はジベンゾチオフェンスルホン酸イオンである。)(A19’)390部を得た。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)745部を、ジベンゾチオフェンスルホン酸塩(A19’)389部及びメタノール389部の混合溶液に対して、ゆっくりと混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶258部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、ヨウ化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加えた後−5℃に冷却し、析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、本発明の電解質(A19−1)188部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、電解質(A19−1)は第4級アンモニウム塩(一般式(8)で表される第4級アンモニウム塩のメチル基をトリフルオロメチル基に置き換えたもの。表2の(a22)に対応する。X−はBF4 −イオン)塩であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と電解質(A19−1)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、本発明の電解液(36)を得た。電解液(36)の水分は30ppmであった。
・第4級スピロアンモニウム塩の合成
1,6−ジブロモヘキサン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)488部、40重量%水酸化ナトリウム水溶液200部及び水150部を均一混合し、この混合液にピペリジン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)170部を徐々に加えて3時間還流した後、30℃に冷却し、ジエチルエーテル800部を加えて抽出し、エーテル層を得た。エーテル層を−5℃で12時間静置して、結晶を析出させた。結晶を濾過し、80℃減圧乾燥して白色結晶を得た。1H−NMR分析により、この白色結晶がスピロ(1,1’)−ビピペリジニウムブロマイドであることを確認した。
AgBF4メタノール溶液(実施例1と同様にして得た。)188部を、白色結晶198部に対して、ゆっくりと滴下しながら混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF4メタノール溶液あるいは白色結晶を少しずつ添加することで、濾液中の銀イオン含量を10ppm以下に、臭化物イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶174部を得た。結晶中の銀イオン含量は5ppm以下、臭化物イオン含量は10ppm以下であった。結晶にメタノール600部を加え、30℃で溶解した後−5℃、12時間静置して再結晶させた。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥することによって、比較用の電解質(白色結晶)115部を得た。1H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、比較用の電解質はスピロ(1,1’)ビピペリジニウムBF4 −塩(以下、「SPR」と略記する。)であった。1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート40部、ジメチルカーボネート40部及びSPRを25℃にて均一混合溶解させ、比較用の電解液(H2)を得た。電解液(H2)の水分は34ppmであった。
脱水スルホラン80部及びSPRを40℃にて均一混合溶解させ、比較用の電解液(H3)を得た。電解液(H3)の水分は37ppmであった。
脱水プロピレンカーボネート80部と、テトラエチルアンモニウムBF4塩(以下、「TEA」と略記する。シグマアルドリッチジャパン株式会社)20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、比較用の電解液(H4)を得た。電解液(H4)の水分は33ppmであった。
・1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウム炭酸塩の合成
1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン(シグマアルドリッチジャパン株式会社)220部、ジメチル炭酸270部、及びメタノール376部を還流コンデンサ付きステンレス製のオートクレーブに仕込み均一に溶解させた後、130℃まで昇温し、圧力0.8MPaで80時間反応させて、1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウム炭酸塩のメタノール溶液を得た。1H−NMRにより化学構造を確認した。
1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウム炭酸塩のメタノール溶液375部をフラスコに仕込み、攪拌しながら、40重量%安息香酸メタノール溶液155部を50℃にて約3時間かけて徐々に滴下した。炭酸ガスの発生がおさまった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し、溶剤を全量除去して、淡黄白色の固体136部を得た。淡黄白色固体130部とエタノール1400部をステンレス製オートクレーブに仕込み、30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃で減圧乾燥して比較用の電解質(1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウム安息香酸塩;以下、「MAOIA」と略記する。)(H1)80部を得た。1H−NMR及び13C−NMRから構造を確認した。また、1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と、MAOIA20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、比較用の電解液(H5)を得た。電解液(H5)の水分は33ppmであった。
・1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウムコハク酸塩の作成
1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウム炭酸塩のメタノール溶液370部をフラスコに仕込み、攪拌しながら、32重量%コハク酸メタノール溶液175部を50℃にて約3時間かけて徐々に滴下した。炭酸ガスの発生がおさまった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し、溶剤を全量除去して、淡黄白色の固体126部を得た。淡黄白色固体130部とエタノール1400部をステンレス製オートクレーブに仕込み、30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置して再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃で減圧乾燥して、比較用の電解質(1−メチル−1−アザビシクロ[2,2,2]オクタン−イウムコハク酸塩;以下、「MAOIC」と略記する。)(H2)76部を得た。1H−NMR及び13C−NMRから構造を確認した。また、1H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
脱水プロピレンカーボネート80部と、MAOIC20部とを25℃にて均一に混合溶解させて、比較用の電解液(H6)を得た。電解液(H6)の水分は35ppmであった。
また、グラッシーカーボン電極(BASF社、外径6mm、内径1mm)を用い、5mV/secの走査電位速度で、分極測定を行った。すなわち、10μA/cm2 の電流が流れる時のAg/Ag+ 参照電極に対する電位を酸化電位、−10μA/cm2 の電流が流れる時のAg/Ag+ 参照電極に対する電位を還元電位とし、酸化電位と還元電位の値の差から電位窓を算出した。
これらの結果を表3及び4に示した。
PC プロピレンカーボネート
DMC ジメチルカーボネート
SL スルホラン
EC エチレンカーボネート
AN アセトニトリル
3MSL 3−メチルスルホラン
BC ブチレンカーボネート
EMC エチルメチルカーボネート
γBL γ−ブチロラクトン
DEC ジエチルカーボネート
ついで、均一混合物を乳鉢にて5分程度練った後、ロールプレスで圧延して活性炭シートを得た。活性炭シートの厚さは、400μmとした。この活性炭シートを20mmΦのディスク状に打ち抜き、活性炭電極を得た。
2 集電極
3 分極性電極
4 セパレーター
5 4φポリ(テトラフルオロ)エチレンチューブ
6 分極性電極
7 ガイド
8 6φポリ(テトラフルオロ)エチレンチューブ
9 Oリング(大)
10 本体
11 アースラグ
12 M3セムスネジ
13 仕切板
14 固定軸
15 参照電極
16 ボトムカバー
17 アースラグ
18 配管アダプター
19 固定ナット
20 ポリ(テトラフルオロ)エチレンワッシャー
21 注液栓
22 Oリング(小)
23 トップカバー
24 アースラグ
25 スプリング
Claims (6)
- 一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩(A)を含有してなる電気二重層キャパシタ用電解質(B)。
[R1はメチル基、エチル基又はトリフルオロメチル基である。R2は水素原子である。R3〜R14は水素原子である。C及びC*は炭素原子、Nは窒素原子である。hは0〜3の整数であり、iは2〜4の整数、jは1〜4の整数、x、y及びzは0であり、同じでも異なっていてもよい。(h+x)が0のとき窒素原子Nと炭素原子C*とが直接結合していることを示す。X−は対アニオンを表し、該対アニオンの第一原理分子軌道計算によるHOMOエネルギーが、−0.60〜−0.20a.u.であって、BF4 −、PF6 −及びCF3SO3 −からなる群より選ばれる少なくとも1種である。] - 請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電解質(B)及び非水溶媒(C)を含有してなる電気二重層キャパシタ用電解液。
- 非水溶媒(C)がプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、スルホラン、3−メチルスルホラン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、キシレン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン及び1,4−ジクロロベンゼンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求の範囲第4項に記載の電気二重層キャパシタ用電解液。
- 請求の範囲第4項又は第5項に記載の電気二重層キャパシタ用電解液を用いる電気二重層キャパシタ。
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