リチウム高分子シングルイオン伝導体のイオン伝導度改善

锂聚合物单离子导体离子电导率的提高

基本信息

批准号：
22K05246
负责人：
池田太一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

アニオン性基としてトリフルオロメタンスルホニル基を有するアルキン化合物の合成を試みた。アセチレン基とアニオン基の間のスペーサーとして炭素数３のアルキル基を有するもの(化合物１)と、ジエチレングリコール＋炭素数３のアルキル基を有するもの(化合物２)を設計した。化合物１、２はそれぞれ３段階・４段階反応でトリフルオロメタンスルホニル化合物にすることができた。最初はカウンターイオンとしてトリエチルアンモニウム塩のものが得られるが、リチウム塩、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(ＥＭＩＭ)塩へと交換することができた。目的物の確認には核磁気共鳴スペクトル(ＮＭＲ)解析を用いた。いずれの場合も室温で液体であり、イオン液体になることを確認した。示差走査熱量(ＤＳＣ)測定ではガラス転移温度のみが観測され、結晶化・融解に伴うピークは観測されなかった。ＥＭＩＭ塩をカウンターイオンとするアルキン化合物とグリシジルアジドポリマーを銅触媒存在下で反応させることによりアニオン性グリシジルトリアゾリルポリマーの合成に成功した。銅触媒の除去には金属イオンスカベンジャーが有効であることを確認した. 合成したポリマーを貧溶媒により沈殿させることで過剰なアルキン化合物を除去した。ＮＭＲスペクトル解析により不純物や副生成物が含まれないことを確認した。ＤＳＣ測定によりガラス転移温度を測定した。インピーダンス測定によりイオン伝導度を測定した。スペーサーが長いものの方がガラス転移温度が低く、イオン伝導度が高くなることを確認した。ほぼ組成が同じカチオン性グリシジルトリアゾリルポリマーと比較すると、イオン伝導度は低くなることを確認した。これはイオン伝導のキャリアとなるＥＭＩＭカチオンとポリエーテル鎖との間の相互作用が強いために拡散が遅くなるためと考えられた。

我们试图合成具有三氟甲磺酰基群作为阴离子组的炔烃化合物。乙炔基和阴离子基之间的垫片设计为具有3个碳原子（化合物1）的烷基和一个具有二乙烯乙二醇的垫片以及具有3个碳原子（化合物2）的烷基。化合物1和2可以是三个和四个反应阶段的三氟甲磺酰基化合物。最初，将三乙基盐盐作为反离子获得，但可以换成锂盐，1-乙基-3-甲基咪唑唑烷（EMIM）盐。核磁共振光谱（NMR）分析用于确认目标。在每种情况下，都可以证实该液体在室温下是液体并成为离子液体。在差分扫描量热值（DSC）测量中，仅观察到玻璃过渡温度，并且未观察到伴随结晶或熔化的峰。阴离子糖基三唑基聚合物通过在存在铜催化剂的情况下与艾米盐与乙二醇叠氮化物聚合物的抗离子相结合，成功合成了碱化合物。已确认金属离子清除剂有效去除铜催化剂。用较差的溶剂沉淀合成的聚合物，以去除多余的炔烃化合物。 NMR光谱分析证实，不包括杂质或副产品。通过DSC测量测量玻璃过渡温度。通过阻抗测量测量离子电导率。已经证实，较长的垫片的玻璃过渡温度较低和离子电导率较高。已经证实，与阳离子糖基三唑基聚合物相比，离子电导率较低，该聚合物几乎具有相同的组成。这被认为是因为由于EMIM阳离子之间的强烈相互作用，这是离子传导载体和聚醚链，因此扩散会减慢。