室温溶融塩型イオン伝導性高分子の設計とイオニクスデバイスへの組込み

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555250
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 大野 弘幸 東京農工大学, 工学部, 教授 (00176968)
• 研究分担者: 丸山 哲 TDK株式会社, 開発研究所, 主任研究員 ; 吉田 修二 四国化成工業株式会社, 研究センター, 副所長(研究職)
• キーワード: 室温溶融塩 / 高分子イオン伝導体 / 芳香族へテロ環アミン / 固体電解質

研究概要

平成11年度は溶融塩を形成することのできる有機化合物の特定を中心に行い、モデル系の成果の蓄積を目指した。有効な塩種の短期間での探索を可能にするために、芳香族へテロ環の3級アミンを有機酸で中和した塩をモデルとする方法論を確立した。本法は室温溶融塩作成時に重大な問題である不純物除去の必要が無く、効率よく短時間で室温溶融塩を得ることのできる方法である。その結果、ピロリニウム塩、インドリウム塩、ルチジニウム塩、カルバゾリウム塩等でも融点の低い溶融塩形成が可能であることを見いだした。これに従い、指針を固め、相当するオニウム塩の作成を行った。既にイミダゾルイム塩とスルホンイミド塩を混合して溶融塩が形成できることは分かっているが、それ以外にも多くの系で室温溶融塩の作成が可能であった。
重合可能な溶融塩の作成も試みた。この場合でも副生成物である無機塩の除去が不要な中和法を利用した。N置換ビニルイミダゾールを各種有機酸で中和して得られるN-ビニルイミダゾリウム塩が溶融塩となることを確認した。この系を重合し、溶融塩ポリマーの作成を行った。残念ながらこの高分子単独では高いイオン伝導度は示さなかったので、これにキャリアイオン源となるスルホンイミド塩を加え、イオン伝導性ポリマーとして評価した。その結果、力学強度に優れた高分子で高いイオン伝導度を発現できる系が得られた。これは高分子中で溶融塩ドメインを連続して保持し、しかも成膜性に優れた系である。

研究成果

• [文献書誌] M.Hirao,K.Ito,and H.Ohno,: "Preparation and polymerization of new organic molten salts; N-Alkylimidazolium salt derivatives"Electrochim.Acta.,. 45,. 1291-1924 (2000)
• [文献書誌] K.Ito,N.Nishina,and H.Ohno,: "Enhanced ion conduction in imidazolium-type molten salts"Electrochim.Acta.,. 45,. 1295-1298 (2000)
• [文献書誌] M.Hirao,K.I-Akita,and H.Ohno,: "Polymerization of molten salt monomers having phenylimidazolium group"Polym.Adv.Technol.,. in press.