JPH07268094A - 有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイス - Google Patents
有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイスInfo
- Publication number
- JPH07268094A JPH07268094A JP6123694A JP6123694A JPH07268094A JP H07268094 A JPH07268094 A JP H07268094A JP 6123694 A JP6123694 A JP 6123694A JP 6123694 A JP6123694 A JP 6123694A JP H07268094 A JPH07268094 A JP H07268094A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- salt
- ionic conductivity
- organic salt
- peo
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 50
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 4
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 abstract description 37
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 abstract 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 2
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 2-amino-1-(2-fluorophenyl)ethanol Chemical compound NCC(O)C1=CC=CC=C1F MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012769 display material Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical class [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyethers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオニクスデバイス用高分子イオン伝導体と
して、無機イオン／イオン伝導性高分子系より高いイオ
ン伝導度を実現する。 【構成】 ポリエーテル構造を主たる構成成分とし、少
なくとも１つの解離基をもって塩構造化されたことを特
徴とする有機溶融塩、及びこれを用いたイオニクスデバ
イス。 【効果】 高分子イオン伝導体性能を飛躍的に向上さ
せ、さらに新規なイオニクス材料として幅広く利用され
る。
して、無機イオン／イオン伝導性高分子系より高いイオ
ン伝導度を実現する。 【構成】 ポリエーテル構造を主たる構成成分とし、少
なくとも１つの解離基をもって塩構造化されたことを特
徴とする有機溶融塩、及びこれを用いたイオニクスデバ
イス。 【効果】 高分子イオン伝導体性能を飛躍的に向上さ
せ、さらに新規なイオニクス材料として幅広く利用され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池、表示材料、センサ
ー等に関わる技術分野で利用される有機溶融塩及びこれ
を用いたイオニクスデバイスに関するものである。
ー等に関わる技術分野で利用される有機溶融塩及びこれ
を用いたイオニクスデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電池に代表されるイオニクスデバイス
は、活性電極とイオン伝導性媒体により構成されてい
る。イオン伝導性媒体は、従来より硫酸水溶液等が用い
られているが液漏れ、水の蒸発、腐食、大重量など多く
の欠点を有していた。これらの欠点を改善すべく固体イ
オン伝導体が設計された。無機固体系は高イオン伝導性
を示すものの使用可能温度域が高く、しかも耐衝撃性に
劣るため未だ実用的ではない。それに対しイオン伝導性
高分子は広い温度域で使用可能であり、可撓性があるこ
とから薄膜化して実用に供することができる。唯一の欠
点は、イオン伝導度がまだ低いことである。
は、活性電極とイオン伝導性媒体により構成されてい
る。イオン伝導性媒体は、従来より硫酸水溶液等が用い
られているが液漏れ、水の蒸発、腐食、大重量など多く
の欠点を有していた。これらの欠点を改善すべく固体イ
オン伝導体が設計された。無機固体系は高イオン伝導性
を示すものの使用可能温度域が高く、しかも耐衝撃性に
劣るため未だ実用的ではない。それに対しイオン伝導性
高分子は広い温度域で使用可能であり、可撓性があるこ
とから薄膜化して実用に供することができる。唯一の欠
点は、イオン伝導度がまだ低いことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高分子イオン伝導体の
イオン伝導度を改善するためには次の２つの方法が考え
られる。第一には高分子構造の改良である。これはより
イオン移動しやすい化学環境を作成することに相当す
る。もう一つは溶解させる塩の改良である。従来の無機
塩は高分子イオン伝導体への溶解度があまり大きくな
く、ある程度溶解させても有効に解離せず、しかも連鎖
の架橋を引き起こし、系を硬くしてしまう欠点があっ
た。
イオン伝導度を改善するためには次の２つの方法が考え
られる。第一には高分子構造の改良である。これはより
イオン移動しやすい化学環境を作成することに相当す
る。もう一つは溶解させる塩の改良である。従来の無機
塩は高分子イオン伝導体への溶解度があまり大きくな
く、ある程度溶解させても有効に解離せず、しかも連鎖
の架橋を引き起こし、系を硬くしてしまう欠点があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は無機塩のもつ欠
点を改善すべく研究を進めた結果、単独でも高いイオン
伝導度をもち、またイオン伝導性高分子とあらゆる組成
で混和し、高いイオン伝導度を発現できる有機溶融塩を
合成するに至った。即ち本発明はポリエーテル構造を主
たる構成成分とし、少なくとも１つの解離基をもって塩
構造化されたことを特徴とする有機溶融塩であり、更に
はこれら有機溶融塩をイオン伝導性媒体の構成成分とし
て含むことを特徴とするイオニクスデバイスに関するも
のである。
点を改善すべく研究を進めた結果、単独でも高いイオン
伝導度をもち、またイオン伝導性高分子とあらゆる組成
で混和し、高いイオン伝導度を発現できる有機溶融塩を
合成するに至った。即ち本発明はポリエーテル構造を主
たる構成成分とし、少なくとも１つの解離基をもって塩
構造化されたことを特徴とする有機溶融塩であり、更に
はこれら有機溶融塩をイオン伝導性媒体の構成成分とし
て含むことを特徴とするイオニクスデバイスに関するも
のである。
【０００５】本発明に関わる有機溶融塩はポリエーテル
の一部に解離基を導入し、塩構造化したもので、該ポリ
エーテルとしてはポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド及び両者の共重合体を用いることが望まし
い。用いるポリエーテルの分子量としては１００から２
０００のものが高イオン伝導性の高分子組成物を与える
ので望ましい。解離基は中和によって塩構造化されうる
各種酸性基を指すが、具体的にはカルボキシル基（-COO
- ）、スルホン酸基（-SO3 - ）、リン酸基（-PO4 - ）等
が挙げられる。これらの解離基（Ｘ）をポリエーテルの
両末端、片末端、あるいは第３成分（Ｙ）に解離基とポ
リエーテルを結合させ、塩にしたものも本発明に含ま
れ、その一例を図１に示した。
の一部に解離基を導入し、塩構造化したもので、該ポリ
エーテルとしてはポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド及び両者の共重合体を用いることが望まし
い。用いるポリエーテルの分子量としては１００から２
０００のものが高イオン伝導性の高分子組成物を与える
ので望ましい。解離基は中和によって塩構造化されうる
各種酸性基を指すが、具体的にはカルボキシル基（-COO
- ）、スルホン酸基（-SO3 - ）、リン酸基（-PO4 - ）等
が挙げられる。これらの解離基（Ｘ）をポリエーテルの
両末端、片末端、あるいは第３成分（Ｙ）に解離基とポ
リエーテルを結合させ、塩にしたものも本発明に含ま
れ、その一例を図１に示した。
【０００６】塩を形成するカチオンはアルカリ金属イオ
ン（Li+ , Na+ , K+ , Rb+ , Cs+など）が望ましい
が、２価や３価のカチオンも利用できる。第３成分
（Ｙ）はベンゼン環等のほか、含窒素や含硫黄ヘテロ環
などが用いられるが、あまり大きな分子量のものは望ま
しくない。以下に本発明に含まれる物質の合成と物性及
び本発明の有機溶融塩を電解質として用いたエレクトロ
クロミック表示素子に関する例を示すが本発明はこれら
実施例に何ら限定されるものではない。
ン（Li+ , Na+ , K+ , Rb+ , Cs+など）が望ましい
が、２価や３価のカチオンも利用できる。第３成分
（Ｙ）はベンゼン環等のほか、含窒素や含硫黄ヘテロ環
などが用いられるが、あまり大きな分子量のものは望ま
しくない。以下に本発明に含まれる物質の合成と物性及
び本発明の有機溶融塩を電解質として用いたエレクトロ
クロミック表示素子に関する例を示すが本発明はこれら
実施例に何ら限定されるものではない。
【０００７】（実施例 １） 〔ＰＥＯ酸カリウム塩の合成とイオン伝導度の測定〕平
均分子量４００の両末端がカルボン酸のポリエチレンオ
キシド（ＰＥＯ酸）を１０．０ｇとり、１０ｍｌのメタ
ノールに溶解させた。また、カルボン酸基に対して等量
の水酸化カリウム２．８０ｇを２０ｍｌのメタノールに
溶解させ、これをＰＥＯ酸のメタノール溶液中に滴下し
中和反応を行った。反応後、溶液を５０℃で２時間エバ
ポレーションし大部分のメタノールと中和反応によって
生成した水分を除去した。さらに完全にメタノールと水
分を取り除くために室温において３時間真空乾燥し、さ
らに６０℃で２時間真空乾燥した。得られたＰＥＯ酸カ
リウム塩は室温に於いて高粘性液体状であった。この試
料を真空乾燥機から取り出して、直ちに複素インピーダ
ンス法によるイオン伝導度測定を行った。イオン伝導度
測定の温度依存性を図２に示す。イオン伝導度は３０℃
に於いて５．５９×１０-8Ｓ／ｃｍであり、５０℃で
１．１２×１０-6Ｓ／ｃｍであって有機塩としては非常
に高い値を示した。一般の溶融塩は水分に非常に敏感で
あるが、この系は空気中でも性能劣化せず、水分添加に
よってもイオン伝導度の低下はなかった。
均分子量４００の両末端がカルボン酸のポリエチレンオ
キシド（ＰＥＯ酸）を１０．０ｇとり、１０ｍｌのメタ
ノールに溶解させた。また、カルボン酸基に対して等量
の水酸化カリウム２．８０ｇを２０ｍｌのメタノールに
溶解させ、これをＰＥＯ酸のメタノール溶液中に滴下し
中和反応を行った。反応後、溶液を５０℃で２時間エバ
ポレーションし大部分のメタノールと中和反応によって
生成した水分を除去した。さらに完全にメタノールと水
分を取り除くために室温において３時間真空乾燥し、さ
らに６０℃で２時間真空乾燥した。得られたＰＥＯ酸カ
リウム塩は室温に於いて高粘性液体状であった。この試
料を真空乾燥機から取り出して、直ちに複素インピーダ
ンス法によるイオン伝導度測定を行った。イオン伝導度
測定の温度依存性を図２に示す。イオン伝導度は３０℃
に於いて５．５９×１０-8Ｓ／ｃｍであり、５０℃で
１．１２×１０-6Ｓ／ｃｍであって有機塩としては非常
に高い値を示した。一般の溶融塩は水分に非常に敏感で
あるが、この系は空気中でも性能劣化せず、水分添加に
よってもイオン伝導度の低下はなかった。
【０００８】（実施例 ２〜５） 〔ＰＥＯ酸アルカリ金属塩の合成とイオン伝導度の測
定〕（実施例 １）で示したＰＥＯ酸を用いて、他のア
ルカリ金属イオン（Li+ ,Na+ , Rb+ , Cs+ ）を導入し
たＰＥＯ酸アルカリ金属塩を合成した。合成法はそれぞ
れのアルカリ金属の水酸化物を用い、（実施例 １）と
同様にメタノール中で中和反応することによって得た。
水酸化リチウムはメタノールに難溶なので１０．３ｇの
ＰＥＯ酸を３０ｍｌのメタノールに溶解させ、この中に
１．１９ｇの水酸化リチウムの粉末を直接添加し中和さ
せた。水酸化ルビジウムと水酸化セシウムは共に無水物
の純度が低いため１水和物を用いた。溶媒と水分を除去
した後の全てのＰＥＯ酸アルカリ金属塩は、ＰＥＯ酸カ
リウム塩と同様に室温に於いて溶融した高粘性透明液体
であった。全ての塩についてイオン伝導度測定を行った
結果、イオン伝導度はＰＥＯ酸リチウム塩で５０℃では
１．２８×１０-8Ｓ／ｃｍと比較的低い値を示したが、
カチオン半径の増大に伴いイオン伝導度も大幅に向上
し、Na+ 系で１．７６×１０ -7Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で４．
２１×１０-6Ｓ／ｃｍ、Cs+ 系で６．９５×１０-6Ｓ／
ｃｍという値を示した。
定〕（実施例 １）で示したＰＥＯ酸を用いて、他のア
ルカリ金属イオン（Li+ ,Na+ , Rb+ , Cs+ ）を導入し
たＰＥＯ酸アルカリ金属塩を合成した。合成法はそれぞ
れのアルカリ金属の水酸化物を用い、（実施例 １）と
同様にメタノール中で中和反応することによって得た。
水酸化リチウムはメタノールに難溶なので１０．３ｇの
ＰＥＯ酸を３０ｍｌのメタノールに溶解させ、この中に
１．１９ｇの水酸化リチウムの粉末を直接添加し中和さ
せた。水酸化ルビジウムと水酸化セシウムは共に無水物
の純度が低いため１水和物を用いた。溶媒と水分を除去
した後の全てのＰＥＯ酸アルカリ金属塩は、ＰＥＯ酸カ
リウム塩と同様に室温に於いて溶融した高粘性透明液体
であった。全ての塩についてイオン伝導度測定を行った
結果、イオン伝導度はＰＥＯ酸リチウム塩で５０℃では
１．２８×１０-8Ｓ／ｃｍと比較的低い値を示したが、
カチオン半径の増大に伴いイオン伝導度も大幅に向上
し、Na+ 系で１．７６×１０ -7Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で４．
２１×１０-6Ｓ／ｃｍ、Cs+ 系で６．９５×１０-6Ｓ／
ｃｍという値を示した。
【０００９】（実施例 ６） 〔ＰＥＯ酸カリウム塩をポリエチレンオキシド（ＰＥ
Ｏ）オリゴマーと混和させた系の調製とイオン伝導度測
定〕（実施例 １）において合成したＰＥＯ酸カリウム
塩を平均分子量４００のＰＥＯオリゴマー（ＰＥ
Ｏ400 ）に任意の混合比で溶解した。混合比は重量比を
用いた。例えば、５０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含む系
はＰＥＯ酸カリウムを２．００ｇとり、これを２．００
ｇのＰＥＯ400 に添加し室温に於いて攪拌して溶解させ
た。混合した試料はいずれの混合比に於いても２〜３時
間で容易に混合し均一の粘性液体を与えた。これを６０
℃で２日間真空乾燥し、混入した水分を除いた後イオン
伝導度測定を行った。５０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含
む系のイオン伝導度は３０℃に於いて１．０６×１０-5
Ｓ／ｃｍであり、５０℃では４．８５×１０-5Ｓ／ｃｍ
であった。さらに２０％の塩を含む系のイオン伝導度は
３０℃で１．０６×１０-4Ｓ／ｃｍ、５０℃で３．１９
×１０-4Ｓ／ｃｍという高いイオン伝導度を示した。こ
れは塩のみからなる系よりもＰＥＯオリゴマーを添加し
たことでカチオンの解離が促進されるため、イオン伝導
に有効にキャリアイオン数が増加したためと考えられ
る。
Ｏ）オリゴマーと混和させた系の調製とイオン伝導度測
定〕（実施例 １）において合成したＰＥＯ酸カリウム
塩を平均分子量４００のＰＥＯオリゴマー（ＰＥ
Ｏ400 ）に任意の混合比で溶解した。混合比は重量比を
用いた。例えば、５０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含む系
はＰＥＯ酸カリウムを２．００ｇとり、これを２．００
ｇのＰＥＯ400 に添加し室温に於いて攪拌して溶解させ
た。混合した試料はいずれの混合比に於いても２〜３時
間で容易に混合し均一の粘性液体を与えた。これを６０
℃で２日間真空乾燥し、混入した水分を除いた後イオン
伝導度測定を行った。５０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含
む系のイオン伝導度は３０℃に於いて１．０６×１０-5
Ｓ／ｃｍであり、５０℃では４．８５×１０-5Ｓ／ｃｍ
であった。さらに２０％の塩を含む系のイオン伝導度は
３０℃で１．０６×１０-4Ｓ／ｃｍ、５０℃で３．１９
×１０-4Ｓ／ｃｍという高いイオン伝導度を示した。こ
れは塩のみからなる系よりもＰＥＯオリゴマーを添加し
たことでカチオンの解離が促進されるため、イオン伝導
に有効にキャリアイオン数が増加したためと考えられ
る。
【００１０】（実施例 ７〜１０） 〔ＰＥＯ酸アルカリ金属塩をＰＥＯオリゴマーと混和さ
せた系の調製とイオン伝導度測定〕（実施例 ２〜５）
で合成した一連のＰＥＯ酸アルカリ金属塩を（実施例
６）と同様にＰＥＯ400 に任意の混合比で溶解させその
イオン伝導度を測定した。試料はいずれのアルカリ金属
塩においても均一の粘性液体を与え、２０％のＰＥＯ酸
塩を含む系の５０℃でのイオン伝導度は、Li+ 系で２．
７３×１０-6Ｓ／ｃｍ、Na+ 系で４．１２×１０-5Ｓ／
ｃｍ、 K+ 系で６．９２×１０-4Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で
６．８３×１０-4Ｓ／ｃｍおよびCs+ 系で６．９２×１
０-4Ｓ／ｃｍであった。
せた系の調製とイオン伝導度測定〕（実施例 ２〜５）
で合成した一連のＰＥＯ酸アルカリ金属塩を（実施例
６）と同様にＰＥＯ400 に任意の混合比で溶解させその
イオン伝導度を測定した。試料はいずれのアルカリ金属
塩においても均一の粘性液体を与え、２０％のＰＥＯ酸
塩を含む系の５０℃でのイオン伝導度は、Li+ 系で２．
７３×１０-6Ｓ／ｃｍ、Na+ 系で４．１２×１０-5Ｓ／
ｃｍ、 K+ 系で６．９２×１０-4Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で
６．８３×１０-4Ｓ／ｃｍおよびCs+ 系で６．９２×１
０-4Ｓ／ｃｍであった。
【００１１】（実施例 １１〜１５） 〔ＰＥＯ末端にスルホン酸基を導入した有機塩の作成と
そのイオン伝導度測定〕（実施例 １〜５）において合
成されたＰＥＯ酸塩は、その末端にカルボキシル基を導
入したものであるが、さらにキャリアイオンの解離を促
進するために、より解離度の大きいスルホン酸基（-SO3
- ）を導入したＰＥＯオリゴマー（ＰＥＯスルホン酸）
を合成した。合成は常法に従い両末端ヒドロキシル基を
有するＰＥＯオリゴマーを強酸で処理することにより行
い、それを（実施例 １〜５）に従い中和して塩とし
た。得られＰＥＯ酸スルホン酸塩の５０℃でのイオン伝
導度は、Li+ 系で１．９２×１０-8Ｓ／ｃｍ、Na+ 系で
６．２７×１０-7Ｓ／ｃｍ、K+ 系で３．８０×１０-6
Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で１．７５×１０-5Ｓ／ｃｍおよびCs
+ 系で１．８１×１０-5Ｓ／ｃｍであった。
そのイオン伝導度測定〕（実施例 １〜５）において合
成されたＰＥＯ酸塩は、その末端にカルボキシル基を導
入したものであるが、さらにキャリアイオンの解離を促
進するために、より解離度の大きいスルホン酸基（-SO3
- ）を導入したＰＥＯオリゴマー（ＰＥＯスルホン酸）
を合成した。合成は常法に従い両末端ヒドロキシル基を
有するＰＥＯオリゴマーを強酸で処理することにより行
い、それを（実施例 １〜５）に従い中和して塩とし
た。得られＰＥＯ酸スルホン酸塩の５０℃でのイオン伝
導度は、Li+ 系で１．９２×１０-8Ｓ／ｃｍ、Na+ 系で
６．２７×１０-7Ｓ／ｃｍ、K+ 系で３．８０×１０-6
Ｓ／ｃｍ、Rb+ 系で１．７５×１０-5Ｓ／ｃｍおよびCs
+ 系で１．８１×１０-5Ｓ／ｃｍであった。
【００１２】（実施例 １６〜２０） 〔ＰＥＯスルホン酸塩をＰＥＯオリゴマーと混和させた
系の調製とイオン伝導度測定〕（実施例 １１〜１５）
で合成した塩を、（実施例 ６）と同様にＰＥＯ400に
溶解させ、そのイオン伝導度測定を行った。その結果、
２０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含む系のイオン伝導度
は、３０℃で２．２１×１０-4Ｓ／ｃｍ、５０℃で５．
８６×１０-4Ｓ／ｃｍであり、他のカチオン系において
もスルホン酸塩のみの系よりも更に５０〜１００倍程高
い伝導度が得られた。
系の調製とイオン伝導度測定〕（実施例 １１〜１５）
で合成した塩を、（実施例 ６）と同様にＰＥＯ400に
溶解させ、そのイオン伝導度測定を行った。その結果、
２０％のＰＥＯ酸カリウム塩を含む系のイオン伝導度
は、３０℃で２．２１×１０-4Ｓ／ｃｍ、５０℃で５．
８６×１０-4Ｓ／ｃｍであり、他のカチオン系において
もスルホン酸塩のみの系よりも更に５０〜１００倍程高
い伝導度が得られた。
【００１３】（実施例 ２１） 〔エレクトロクロミック表示素子（ＥＣＤ）の試作〕本
発明で得られた電解質（キャリアイオンはNa+ ）を用い
て、エレクトロクロミック表示素子（ＥＣＤ）を試作し
た。発色層に酸化タングステンとプルシアンブルーを用
いてセルを構成したところ、＋１５０℃〜−５０℃とい
う幅広い温度領域で、１秒以内に９０％発消色するＥＣ
Ｄが得られた。
発明で得られた電解質（キャリアイオンはNa+ ）を用い
て、エレクトロクロミック表示素子（ＥＣＤ）を試作し
た。発色層に酸化タングステンとプルシアンブルーを用
いてセルを構成したところ、＋１５０℃〜−５０℃とい
う幅広い温度領域で、１秒以内に９０％発消色するＥＣ
Ｄが得られた。
【００１４】
【発明の効果】本発明で得られる有機塩は２つの大きな
特徴をもつ。１つは非晶質であることが挙げられる。一
般に塩はすべて結晶性であり、これが諸物性の低下の遠
因でもあった。本発明で得られた有機塩は純粋な物質で
あるにもかかわらず完全に非晶質である。第２の特徴
は、ポリエーテル類といかなる組成でも混和し、その全
ての状態で高いイオン伝導性を示すことである。得られ
た有機塩は単独で１０-6Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を
示すが、このような高い固有イオン伝導度をもつ塩は今
まで得られていない。すでに複数の塩を混合して得られ
る溶融塩が高イオン伝導度を示すことが知られている
が、特性に及ぼす組成依存性が大きく、実際に有効
なアルカリ金属イオンを伝導するものがなく、さらに
水分等に極めて影響され、すぐに性能が劣化しやすいと
いった致命的欠点も有する。本発明で得られた有機塩の
作成法はあらゆるカチオンに対して有効で、全ての塩を
非晶質にできる画期的なものである。これらの利用によ
り、高分子イオン伝導体の飛躍的な性能改善並びに新し
いイオニクス材料として幅広い利用が期待される。
特徴をもつ。１つは非晶質であることが挙げられる。一
般に塩はすべて結晶性であり、これが諸物性の低下の遠
因でもあった。本発明で得られた有機塩は純粋な物質で
あるにもかかわらず完全に非晶質である。第２の特徴
は、ポリエーテル類といかなる組成でも混和し、その全
ての状態で高いイオン伝導性を示すことである。得られ
た有機塩は単独で１０-6Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導度を
示すが、このような高い固有イオン伝導度をもつ塩は今
まで得られていない。すでに複数の塩を混合して得られ
る溶融塩が高イオン伝導度を示すことが知られている
が、特性に及ぼす組成依存性が大きく、実際に有効
なアルカリ金属イオンを伝導するものがなく、さらに
水分等に極めて影響され、すぐに性能が劣化しやすいと
いった致命的欠点も有する。本発明で得られた有機塩の
作成法はあらゆるカチオンに対して有効で、全ての塩を
非晶質にできる画期的なものである。これらの利用によ
り、高分子イオン伝導体の飛躍的な性能改善並びに新し
いイオニクス材料として幅広い利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の有機溶融塩に係るポリエーテル
と解離基を結合させ塩としたモデル図である。
と解離基を結合させ塩としたモデル図である。
【図２】図２は本発明の有機溶融塩（ＰＥＯ酸カリウム
塩）のイオン伝導度測定の温度依存性を示す図である。
塩）のイオン伝導度測定の温度依存性を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ポリエーテル構造を主たる構成成分と
し、少なくとも１つの解離基をもって塩構造化されたこ
とを特徴とする有機溶融塩。 - 【請求項２】 ポリエーテルの分子量が１００〜２００
０であることを特徴とする請求項１に記載の有機溶融
塩。 - 【請求項３】 解離基がカルボキシル基、スルホン酸基
およびリン酸基から選ばれた少なくとも１種であり、塩
を形成するカチオンが一価のアルカリ金属塩であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の有機溶融塩。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の有機溶
融塩をイオン伝導性媒体の構成成分として含むことを特
徴とするイオニクスデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123694A JPH07268094A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123694A JPH07268094A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268094A true JPH07268094A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13165400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6123694A Pending JPH07268094A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07268094A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008530331A (ja) * | 2005-02-16 | 2008-08-07 | バッツキャップ | エチレンオキシド又はプロピレンオキシドとイオン性基を有するオキシランとのコポリマー |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6123694A patent/JPH07268094A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008530331A (ja) * | 2005-02-16 | 2008-08-07 | バッツキャップ | エチレンオキシド又はプロピレンオキシドとイオン性基を有するオキシランとのコポリマー |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5786110A (en) | Alkali-metal-ion conducting electrolytes | |
| US11302924B2 (en) | Dual electron-ion conductive polymer composite | |
| KR20190001944A (ko) | 변형 셀룰로스를 기반으로 한 고체 폴리머 전해질과, 리튬 또는 나트륨 2차 전지에 있어서 이의 용도 | |
| Portier et al. | Inoganic–organic-hybrids as precursors to functional materials | |
| CN109585754A (zh) | 用于锂电池的复合膜、用于锂电池的正极以及包括所述复合膜的锂电池 | |
| JP3563929B2 (ja) | イオン伝導体用基材およびイオン伝導体 | |
| JP3623050B2 (ja) | 高分子電解質および電気化学デバイス | |
| TW202530280A (zh) | 磺化之苯乙烯類嵌段共聚物隔膜及儲能裝置 | |
| JP3098248B2 (ja) | 電池用イオン伝導体又は電解質 | |
| JPH0789496B2 (ja) | イオン導電性高分子物質 | |
| JPH04267055A (ja) | 固形電極組成物 | |
| ES2911444T3 (es) | Sales de metal alcalino con aniones lipófilos para baterías alcalinas | |
| ES2934870T3 (es) | Poliéster de PVA como electrolitos poliméricos altamente conductores y estables para baterías secundarias de litio/sodio | |
| JPH07268094A (ja) | 有機溶融塩及びこれを用いたイオニクスデバイス | |
| CN1977417B (zh) | 含有低聚醚硫酸盐的离子导电材料 | |
| JPS6355810A (ja) | イオン伝導性固体電解質組成物 | |
| JP2023534796A (ja) | 固体電解質製造用組成物、これを用いる固体電解質及びリチウム二次電池 | |
| KR100287290B1 (ko) | 리튬으로 치환되고 술폰화된 스티렌 올리고머 및 그를 포함하는고분자 전해질 | |
| JPH02198642A (ja) | イオン導伝体 | |
| JPH04267056A (ja) | 固形電極組成物 | |
| Sekhon et al. | Protonic polymer gel electrolytes based on carboxylic acids: ortho and inductive effects | |
| JPH0567477A (ja) | 電 池 | |
| WO2023278996A1 (en) | Gel polymer electrolyte composition and applications thereof | |
| KR20240042937A (ko) | 수계 전해질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| JP3826452B2 (ja) | 高分子電解質とその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040108 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040308 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040401 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040527 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20040823 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040910 |