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。

我们尝试合成具有三氟甲磺酰基作为阴离子基团的炔化合物。作为乙炔基和阴离子基团之间的间隔基，我们设计了具有3个碳原子的烷基的间隔基（化合物1）和具有二甘醇+具有3个碳原子的烷基的间隔基（化合物2）。化合物1和2可分别通过三步和四步反应转化为三氟甲磺酰基化合物。最初，获得三乙铵盐作为抗衡离子，但可以将其交换为锂盐和1-乙基-3-甲基咪唑鎓（EMIM）盐。使用核磁共振谱（NMR）分析来确认目标产物。在这两种情况下，均证实其在室温下为液体并成为离子液体。在差示扫描量热法(DSC)测量中，仅观察到玻璃化转变温度，没有观察到与结晶或熔融相关的峰。通过炔烃化合物与EMIM盐作为抗衡离子和缩水甘油基叠氮聚合物在铜催化剂存在下反应，成功合成了阴离子缩水甘油基三唑基聚合物。我们证实金属离子清除剂可有效去除铜催化剂，通过用不良溶剂沉淀合成的聚合物来去除过量的炔化合物。经NMR谱分析证实不含杂质或副产物。玻璃化转变温度通过DSC测量来测量。通过阻抗测量来测量离子电导率。已证实，当间隔物较长时，玻璃化转变温度较低且离子电导率较高。确认与几乎相同组成的阳离子缩水甘油基三唑基聚合物相比，离子电导率较低。这被认为是由于作为离子传导载体的 EMIM 阳离子与聚醚链之间的强相互作用，从而减慢了扩散速度。