電池やキャパシタへのイオン液体の電気化学的応用

イオン液体は電力貯蔵用の大型蓄電デバイスである二次電池やキャパシタの安全性の向上を目的として、安全性の高い電解質として期待されている。二次電池と してはリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、アニオンシャトル型電池などへの適用が期待できる。これまでに、サイズの小さなフッ化物アニオンにエチレ ングリコールEGを配位させ、錯アニオンとすることにより安定化したアニオン溶媒和型のイオン液体の合成に成功している。また四級カチ オンとして１－エチル-3-メチルイミダゾリウム、1－ブチル-3-メチルイミダゾリウムフルオライドとエチレングリコールとが1：1で安定なイオン液体を与えるこ とをNMRやIRにより確認した。また、前者のイオン液体より2：1の錯塩([C2C1im]F)2・EGを結晶化させ、単結晶構造解析を行い、カチオンおよびエチレングリコー ルとフッ化物イオンの間の水素結合状態について詳細な解析を行った。その結果、フッ化物イオンはイミダゾリウムカチオンのC2プロトンとEGのOHプロトンと強い水素結合を形成していることがわかった。これらの化合物は強いフルオロ塩基であり、フッ素化試薬としての応用が可能であることが示された。また、これらのイオン液体のイオン導電率と粘性率を種々の温度で測定し、モル導電率と粘性率の間にワルデン則が成立することを明らかにした。これらの結果の一部は　The Journal of Physical Chemistry Letters (Zhengfei Chen, Yuto Tonouchi, Kazuhiko Matsumoto, Masayuki Saimura, Rob Atkin, Takashi Nagata, Masato Katahira, Rika Hagiwara, 2018, 9, 6662-6667)に掲載済みである。

イオン液体は電力貯蔵用の大型蓄電デバイスである二次電池やキャパシタの安全性の向上を目的として、安全性の高い電解質として期待されている。二次電池と してはリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、アニオンシャトル型電池などへの適用が期待できる。これまでに、サイズの小さなフッ化物アニオンにエチレ ングリコールEGを配位させ、錯アニオンとすることにより安定化したアニオン溶媒和型のイオン液体の合成に成功している。また四級カチ オンとして１－エチル-3-メチルイミダゾリウム、1－ブチル-3-メチルイミダゾリウムフルオライドとエチレングリコールとが1：1で安定なイオン液体を与えるこ とをNMRやIRにより確認した。また、前者のイオン液体より2：1の錯塩([C2C1im]F)2・EGを結晶化させ、単結晶構造解析を行い、カチオンおよびエチレングリコー ルとフッ化物イオンの間の水素結合状態について詳細な解析を行った。その結果、フッ化物イオンはイミダゾリウムカチオンのC2プロトンとEGのOHプロトンと強い水素結合を形成していることがわかった。これらの化合物は強いフルオロ塩基であり、フッ素化試薬としての応用が可能であることが示された。また、これらのイオン液体のイオン導電率と粘性率を種々の温度で測定し、モル導電率と粘性率の間にワルデン則が成立することを明らかにした。これらの結果の一部は　The Journal of Physical Chemistry Letters (Zhengfei Chen, Yuto Tonouchi, Kazuhiko Matsumoto, Masayuki Saimura, Rob Atkin, Takashi Nagata, Masato Katahira, Rika Hagiwara, 2018, 9, 6662-6667)に掲載済みである。