ピロリジニウムベースのイオン電解質の特性に対するアルキル鎖分岐の影響

ピロリジニウム陽イオンに基づくイオン液体とプラスチック結晶は、高導電率、低粘度、良好な電気化学的および熱安定性などの有利な特性に対して認識されています。ピロリジニウム環を対称または非対称アルキル鎖置換基で置き換えて、アニオンに応じてさまざまなイオン液またはプラスチック結晶を形成できます。ただし、分岐したアルキル鎖の使用と、これが材料特性にどのように影響するかを報告します。ここでは、6つの塩の合成 - イオン液体と有機イオン塑性結晶 - 典型的に使用される線形プロピル鎖置換基が分岐代替イソプロピルに置き換えられ、陽イオン[C（i3）mpyr]+が組み合わせて形成されることを報告します。ジシアナミド、（フルオロスルホニル）（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、ビス（フルオロスルホニル）イミド、テトラフルオロ酸、ヘキサフルオロリン酸。これらの塩の熱および輸送特性は、類似のN-プロピル-N-メチルピロリジニウムおよびN、N-ジエチルピロリジニウムベースの塩の特性と比較されます。最後に、ビス（フルオロスルホニル）イミード塩に基づいた高リチウム塩含有量イオン液体電解質が発生しました。この電解質は、リチウムメッキ/ストリッピングと高リチウムイオン転移数の高いクーロン効率を示し、リチウム金属バッテリーでの使用の強力な候補となっています。

Ionic liquids and plastic crystals based on pyrrolidinium cations are recognised for their advantageous properties such as high conductivity, low viscosity, and good electrochemical and thermal stability. The pyrrolidinium ring can be substituted with symmetric or asymmetric alkyl chain substituents to form a range of ionic liquids or plastic crystals depending on the anion. However, reports into the use of branched alkyl chains and how this influences the material properties are limited. Here, we report the synthesis of six salts - ionic liquids and organic ionic plastic crystals - where the typically used linear propyl chain substituent is replaced by the branched alternative, isopropyl, to form the cation [C(i3)mpyr]+, in combination with six different anions: dicyanamide, (fluorosulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, bis(fluorosulfonyl)imide, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate. The thermal and transport properties of these salts are compared to those of the analogous N-propyl-N-methylpyrrolidinium and N,N-diethylpyrrolidinium-based salts. Finally, a high lithium salt content ionic liquid electrolyte based on the bis(fluorosulfonyl)imide salt was developed. This electrolyte showed high coulombic efficiencies of lithium plating/stripping and high lithium ion transference number, making it a strong candidate for use in lithium metal batteries.