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

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555250
• 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), 開発研究所, 主任研究員 ; 吉田 修二 四国化成工業(株), 研究センター, 所長(研究職)
• キーワード: イオン伝導性高分子 / イオン性液体 / 室温溶融塩 / イオン選択輸送

研究概要

これまで室温溶融塩は簡便な合成法が無かったので、幅広い研究が妨げられてきた。平成13年度は我々が開発した中和法を用い、極めて多種多様な塩を合成し、それらの中から液状になる塩を多数見いだした。これらの特性と構造の相関から高性能の溶融塩の合成指針を纏めることができた。特に、4級化したオニウム塩から得られる溶融塩と比較したが、若干物性値が劣るものの、モデルとして、あるいは溶融塩として十分利用できるものであった。
次に機能性溶融塩の合成を進め、電場下で移動しない(溶媒として利用できる)溶融塩の合成に成功した。これは、カチオンとアニオンを同一分子内に固定することにより得られた。融点がまだ高いのが欠点であるが、分子構造を変えることにより、室温で液状とすることも目処がついた。
さらにこれらの知見を基礎として、高分子化を行った。重合可能な席としてビニル基をカチオンあるいはアニオンに導入し、溶融塩化させた。重合後イオン伝導度は大きく低下したが、これは系が固くなりイオンの移動度が大幅に損なわれたためである。そこで、ビニル基とイオン性席との間にスペーサーを導入し、重合後のイオン伝導度の低下抑止を試みた。その結果、適切なスペーサー長が有効であることを見いだした。さらに両イオンを固定した高分子など、多様な形態を作成し、選択的イオン伝導能に優れた系の設計を行った。

研究成果

• [文献書誌] M.Yoshizawa, M.Hirao, K.I-Akita, H.Ohno: "Ion conduction in zwitterionic-type molten salts and their polymers"J.Mater.Chem.. 11. 1057-1062 (2001)
• [文献書誌] H.Ohno: "Molten salt type polymer electrolytes"Electrochimica Acta. 46. 1407-1411 (2001)
• [文献書誌] M.Yoshizawa, H.Ohno: "Synthesis of molten salt-type polymer brush and effect of brush structure on the ionic conductivity"Electrochimica Acta. 46. 1723-1728 (2001)
• [文献書誌] M.Yoshizawa, W.Ogihara, H.Ohno: "Design of new ionic liquids by neutralization of imidazole derivatives with imide-type acids"Electrochem.and Solid State Lett.. 4. E25-E27 (2001)
• [文献書誌] H.Ohno, M.Yoshizawa: "Ion conductive characteristics of ionic liquids prepared by neutralization of alkylimidazoles"Solid State Ionics. (印刷中). (2002)