(57)【要約】      （修正有）【課題】溶媒の追加補充を必要としないゲル膜を提供する。【解決手段】テトラヒドロフランと、イオン液体と、ポリメタクリル酸メチルと、を含む溶液から、テトラヒドロフランを揮発させて形成したゲル膜である。イオン液体のカチオンは下記一般式で表される。2018055012.tif 000007【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒と、イオン液体と、（メタ）アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、前記有機溶媒を揮発させて形成したゲル膜。
【請求項２】
前記イオン液体のカチオンが下記一般式（１）で表される請求項１に記載のゲル膜。
【化１】
2018055012.tif 000005
（１）
〔式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基、または
炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
前記アルキル基、前記アリール基または前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、またはホスホノ基で置換されている。〕
【請求項３】
前記有機溶媒がエーテル系溶媒、及びケトン系溶媒からなる群より選ばれた少なくとも１種以上である請求項１又は２に記載のゲル膜。
【請求項４】
電気化学デバイスの電解質に用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載のゲル膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のゲル膜を備えた電気化学デバイス。
【請求項６】
有機溶媒と、イオン液体と、（メタ）アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、
前記有機溶媒を揮発させてゲル膜とするゲル膜の製造方法。
【請求項７】
前記イオン液体のカチオンが下記一般式（１）で表される請求項６に記載のゲル膜の製造方法。
【化２】
2018055012.tif 000006
（１）
〔式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基、または
炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
前記アルキル基、前記アリール基または前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、またはホスホノ基で置換されている。〕
【請求項８】
前記有機溶媒がエーテル系溶媒、及びケトン系溶媒からなる群より選ばれた少なくとも１である請求項６又は７に記載のゲル膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ゲル膜、電気化学デバイス、及びゲル膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミック素子等の電気化学デバイスが盛んに検討されている（特許文献１参照）。そして、これまで、エレクトロクロミック素子等の電気化学デバイスの電解溶液として、支持塩を溶解したアセトニトリル溶液が用いられている。アセトニトリルは、安定な電位窓を有するため電気化学デバイスの電解溶液として適している。
しかしながら、アセトニトリルは揮発性であるため、開放系において使用すると、時間の経過とともに揮発してしまい、アセトニトリルを追加補充する必要があった。また、アセトニトリルを追加補充する際に、気泡が侵入するおそれがあり、エレクトロクロミック素子の場合には、色変化の均一性を阻害していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０２０９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、溶媒の追加補充を必要としないゲル膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、新規なゲル膜を開発した。この成果に基づいて、次の発明を提供する。
【０００６】
〔１〕
有機溶媒と、イオン液体と、（メタ）アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、前記有機溶媒を揮発させて形成したゲル膜。
【０００７】
〔２〕
前記イオン液体のカチオンが下記一般式（１）で表される請求項１に記載のゲル膜。
【化１】
2018055012.tif 000002
（１）
〔式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基、または
炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
前記アルキル基、前記アリール基または前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、またはホスホノ基で置換されている。〕
【０００８】
〔３〕
前記有機溶媒がエーテル系溶媒、及びケトン系溶媒からなる群より選ばれた少なくとも１種以上である〔１〕又は〔２〕に記載のゲル膜。
【０００９】
〔４〕
電気化学デバイスの電解質に用いる〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載のゲル膜。
【００１０】
〔５〕
〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載のゲル膜を備えた電気化学デバイス。
【００１１】
〔６〕
有機溶媒と、イオン液体と、（メタ）アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、
前記有機溶媒を揮発させてゲル膜とするゲル膜の製造方法。
【００１２】
〔７〕
前記イオン液体のカチオンが下記一般式（１）で表される〔６〕に記載のゲル膜の製造方法。
【化２】
2018055012.tif 000003
（１）
〔式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基、または
炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
前記アルキル基、前記アリール基または前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、またはホスホノ基で置換されている。〕
【００１３】
〔８〕
前記有機溶媒がエーテル系溶媒、及びケトン系溶媒からなる群より選ばれた少なくとも１である〔６〕又は〔７〕に記載のゲル膜の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のゲル膜は溶媒の追加補充を必要とせず非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明する。
【図１】参考実験１の膜を示す写真である。
【図２】実験例１の膜を示す写真である。
【図３】参考実験２の膜を示す写真である。
【図４】実験例２の膜を示す写真である。
【図５】参考実験３の膜を示す写真である。
【図６】実験例３の膜を示す写真である。
【図７】参考実験４の膜を示す写真である。
【図８】実験例４の膜を示す写真である。
【図９】参考実験５の膜を示す写真である。
【図１０】実験例５の膜を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１７】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１８】
１．ゲル膜
本発明のゲル膜は、有機溶媒と、イオン液体と、アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、前記有機溶媒を揮発させて形成したゲル膜である。
【００１９】
（１）有機溶媒
有機溶媒は特に限定されない。有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジブチルエーテル、ジオキサン、アニソールなどのエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル系溶媒、が挙げられる。有機溶媒は単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒がより好ましい。エーテル系溶媒、ケトン系溶媒を用いると透明なゲル膜ができやすいからである。具体的には、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトンが特に好ましい。透明で均一なゲル膜を作製するためには、エーテル系溶媒が特に好ましく、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）が最も適している。
なお、ニトリル系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エステル系溶媒を用いた場合には、白色のゲル膜が得られる。
【００２０】
（２）イオン液体
イオン液体とは、常温（２５℃）において溶融状態にあり、カチオン部とアニオン部からなるイオン性物質のことを示す。
イオン液体のカチオン部としては、通常のイオン液体に用いられるカチオンを用いることができる。例えば、窒素数１〜３個の５〜６員環化合物のオニウムカチオン、第四級アンモニウムカチオン、及び第四級ホスホニウムカチオンからなる群より選択されるカチオン部が挙げられる。
【００２１】
窒素数１〜３個の５〜６員環化合物のオニウムカチオンとしては、例えば、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン等の５員環化合物のオニウムカチオンや、ピリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン等の６員環化合物のオニウムカチオンを挙げることができる。これらの中でも、イミダゾリウムカチオンが、融点が低く液状になりやすい点で好ましい。
【００２２】
イミダゾリウムカチオンとしては、特に限定されるものではない。例えば、下記一般式（１）の構造を有するものをあげることができる。
【化３】
2018055012.tif 000004
（１）
〔式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基、または
炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
前記アルキル基、前記アリール基または前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、またはホスホノ基で置換されている。〕
【００２３】
前記化学式（１）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５として用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基の例としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソアミル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−へキシル基、３−メチルペンタン−２−イル基、３−メチルペンタン−３−イル基、４−メチルペンチル基、４−メチルペンタン−２−イル基、１，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブタン−２−イル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基、１−エチルペンチル基、１−（ｎ−プロピル）ブチル基、１，１−ジメチルペンチル基、１，４−ジメチルペンチル基、１，１−ジエチルプロピル基、１，３，３−トリメチルブチル基、１−エチル−２，２−ジメチルプロピル基、ｎ−オクチル基、２−メチルヘキサン−２−イル基、２，４−ジメチルペンタン−３−イル基、１，１−ジメチルペンタン−１−イル基、２，２−ジメチルヘキサン−３−イル基、２，３−ジメチルヘキサン−２−イル基、２，５−ジメチルヘキサン−２−イル基、２，５−ジメチルヘキサン−３−イル基、３，４−ジメチルヘキサン−３−イル基、３，５−ジメチルヘキサン−３−イル基、１−メチルヘプチル基、２−メチルヘプチル基、５−メチルヘプチル基、２−メチルヘプタン−２−イル基、３−メチルヘプタン−３−イル基、４−メチルヘプタン−３−イル基、４−メチルヘプタン−４−イル基、１−エチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、１−プロピルペンチル基、２−プロピルペンチル基、１，１−ジメチルヘキシル基、１，４−ジメチルヘキシル基、１，５−ジメチルヘキシル基、１−エチル−１−メチルペンチル基、１−エチル−４−メチルペンチル基、１，１，４−トリメチルペンチル基、２，４，４−トリメチルペンチル基、１−イソプロピル−１，２−ジメチルプロピル基、１，１，３，３−テトラメチルブチル基、ｎ−ノニル基、１−メチルオクチル基、６−メチルオクチル基、１−エチルヘプチル基、１−（ｎ−ブチル）ペンチル基、４−メチル−１−（ｎ−プロピル）ペンチル基、１，５，５−トリメチルヘキシル基、１，１，５−トリメチルヘキシル基、２−メチルオクタン−３−イル基、ｎ−デシル基、１−メチルノニル基、１−エチルオクチル基、１−（ｎ−ブチル）ヘキシル基、１，１−ジメチルオクチル基、３，７−ジメチルオクチル基、ｎ−ウンデシル基、１−メチルデシル基、１−エチルノニル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、１−メチルトリデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。入手容易性の観点から、置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜８の飽和もしくは不飽和の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
【００２４】
前記化学式（Ａ）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５として用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基の例としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−アンスリル基、９−フェナントリル基、１−ピレニル基、５−ナフタセニル基、１−インデニル基、２−アズレニル基、９−フルオレニル基、ターフェニル基、クオーターフェニル基、メシチル基、ペンタレニル基、ビナフタレニル基、ターナフタレニル基、クオーターナフタレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、インダセニル基、フルオランテニル基、アセナフチレニル基、アセアントリレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、ビアントラセニル基、ターアントラセニル基、クオーターアントラセニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、プレイアデニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基などが挙げられる。
【００２５】
前記化学式（Ａ）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５として用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数７〜３１のアリールアルキル基の例としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、３−フェニルプロピル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、２−（１−ナフチル）エチル基、２−（２−ナフチル）エチル基、３−（１−ナフチル）プロピル基、または３−（２−ナフチル）プロピル基などが挙げられる。
【００２６】
前記化学式（Ａ）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５として用いられる炭素数１〜２０のアルコキシ基の例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、２−メチルプロポキシ基、１−メチルプロポキシ基、ｔ−ブトキシ基等を挙げることができる。これらのなかでも、炭素数１〜４のものが好ましい。
【００２７】
前述した置換されているかもしくは非置換の炭素数１〜２０の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、置換されているかもしくは非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換されているかもしくは非置換のアリールアルキル基、およびアルキレン基中の水素原子は、さらに他の置換基で置換されていてもよい。
【００２８】
そのような置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、メチル基、エチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ドデシル基などのアルキル基、フェニル基、ｐ−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基などのアリール基、メトキシ基、エトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−トリルオキシ基などのアリールオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニルなど等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メトキサリル基などのアシル基、メチルスルファニル基、ｔｅｒｔ−ブチルスルファニル基などのアルキルスルファニル基、フェニルスルファニル基、ｐ−トリルスルファニル基などのアリールスルファニル基、メチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基などのアルキルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、モルホリノ基、ピペリジノ基などのジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基、ｐ−トリルアミノ基等のアリールアミノ基などの他、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、ｐ−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、ホスホノ基などが挙げられる。
【００２９】
上記式（１）で示されるイミダゾリウムカチオンとしては、合成の容易さの点から、１，３−二置換イミダゾリウムカチオン、１，２，３−三置換イミダゾリウムカチオンが好ましく用いられ、特には１，３−二置換イミダゾリウムカチオンが好ましく用いられる。
具体的にイミダゾリウムカチオンとしては、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムカチオン、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンなどのジアルキルイミダゾリウムカチオン；３−エチル−１，２−ジメチル−イミダゾリウムカチオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１，２−ジメチル−３−ヘキシルイミダゾリウムカチオン、１，２−ジメチル−３−オクチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−イソプロピル−２，３−ジメチルイミダゾリウムカチオンなどのトリアルキルイミダゾリウムカチオンなどを挙げることができる。
【００３０】
ピロリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムカチオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−デシル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−ドデシル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−（２−プロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−（２−イソプロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【００３１】
ピリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ−メチルピリジニウムカチオン、Ｎ−エチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオンなどの炭素数１〜１６のアルキル基により置換されたピリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【００３２】
ピペリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムカチオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−デシル−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−ドデシル−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−エチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【００３３】
イオン液体（１）のアニオン部に関しては、特に限定されず、一般的なイオン液体で使用されるアニオンを用いることが可能である。例えば、アニオン部として、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＡｌＣｌ4−、Ａｌ2 Ｃｌ7−、ＢＦ４−、ＰＦ6−、ＣｌＯ4−、ＮＯ3−、ＣＨ3ＣＯＯ−、ＣＦ3ＣＯＯ−、ＣＨ3ＳＯ3−、ＣＦ3ＳＯ3−、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ−、（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ−、ＡｓＦ6−、ＳｂＦ6−、ＮｂＦ6−、ＴａＦ6−、Ｆ（ＨＦ）ｎ−、（ＣＮ）2Ｎ−、ＳＣＮ−、Ｃ4Ｆ9ＳＯ3−、（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ−、Ｃ3Ｆ7ＣＯＯ−、（ＣＦ3ＳＯ2）（ＣＦ3ＣＯ）Ｎ−などの一般的なイオン液体で使用されるアニオンを用いることが可能である。
これらの中でも、ハロゲン原子を有するアニオンが好ましく、特にはフッ素原子含有アニオンが好ましく、さらには、下記一般式（２）で示されるフッ素含有イミドアニオンを用いることが好ましい。
【００３４】
（ＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ２）２Ｎ−  ・・・（２）
（式中、ｎは、０〜１５の整数）
【００３５】
一般式（２）で示されるフッ素含有イミドアニオンとして、具体的には、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドアニオン、ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンを用いることが好ましい。なお、上記ｎとしては、通常０〜１５、好ましくは０〜８、特に好ましくは０〜４である。
【００３６】
イオン液体の製造方法は、特に限定されない。例えば、製造方法として、アニオン交換法または酸エステル法などの公知の方法を適用することができる。より詳細には、例えば、用いる有機カチオンのハロゲン化塩とパーフルオロアルキルスルホネートアニオンのアルカリ金属塩とを用いてアニオン交換反応により得ることができる。ハロゲン化塩のハロゲンとしては、塩素または臭素があげられる。アルカリ金属塩のアルカリ金属としては、ナトリウム、カリウムなどが挙げられる。
【００３７】
（３）（メタ）アクリル系ポリマー
本明細書において、（メタ）アクリル系ポリマーとは、アクリル樹脂、メタクリル樹脂の双方を含む意味で用いる。本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」及び／又は「メタクリル」（「アクリル」及び「メタクリル」のうち一方又は両方）を意味する。
（メタ）アクリル系ポリマーは、特に限定されない。（メタ）アクリル系ポリマーとしては、例えば、炭素数１〜２０の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルをモノマー単位として５０質量％以上含有するポリマーであることが好ましい。例えばポリメタクリル酸メチル（以下、「ＰＭＭＡ」ともいう。）が好適に用いられる。
（メタ）アクリル系ポリマーの重量平均分子量は、特に限定されない。重量平均分子量は、例えば、１×１０４〜１×１０６であり、好ましくは５×１０４〜２×１０５である。
【００３８】
（４）ゲル膜の用途
本発明のゲル膜は、電気化学デバイスの電解質に好適に用いることができる。なお、電気化学デバイスについては後述する。
【００３９】
２．電気化学デバイス
本発明の電気化学デバイスは、上述のゲル膜を備えている。ここで、電気化学デバイスとしては、エレクトロクロミック素子、リチウム二次電池、ラジカル電池、太陽電池（特に色素増感型太陽電池）、燃料電池、電気二重層キャパシタ、電気化学センサー、電気化学スイッチング素子、電気化学発光素子、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、などが挙げられる。
【００４０】
３．ゲル膜の製造方法
本発明のゲル膜の製造方法は、有機溶媒と、イオン液体と、（メタ）アクリル系ポリマーと、を含む溶液から、有機溶媒を揮発させてゲル膜とする。
ここで、「有機溶媒」、「イオン液体」、「（メタ）アクリル系ポリマー」については、既に述べた説明をそのまま適用できる。
本発明の製造方法では、溶液中には、（メタ）アクリル系ポリマーを溶解していることが特徴である。なお、従来は、通常、溶液中には単量体を溶解していることが多い。
【００４１】
有機溶媒、イオン液体、（メタ）アクリル系ポリマーの混合割合は、特に限定されない。例えば、次の割合で、有機溶媒に、イオン液体及び（メタ）アクリル系ポリマーを溶解させることができる。すなわち、有機溶媒１ｍＬに対して溶解させるイオン液体は、好ましくは１〜１００ｍｇであり、より好ましくは５〜５０ｍｇであり、更に好ましくは１０〜２０ｍｇである。有機溶媒１ｍＬに対して溶解させる（メタ）アクリル系ポリマーは、好ましくは１〜１００ｍｇであり、より好ましくは５〜５０ｍｇであり、更に好ましくは１０〜２０ｍｇである。これらの範囲内で、有機溶媒に、イオン液体及び（メタ）アクリル系ポリマーを溶解させると、良好なゲル膜が得られる傾向にある。
【００４２】
有機溶媒を揮発させる際の温度は、用いる有機溶媒の沸点にもよるが、通常、０〜１８０℃、好ましくは０〜１２０℃、より好ましくは１５〜６０℃である。
また、有機溶媒の揮発は、常圧下で行っても、減圧下で行っても、加圧下で行ってもよい。
【００４３】
〔本実施形態の効果〕
本実施形態のゲル膜は溶媒の追加補充を必要としなくてもゲル膜の状態を維持できるから、電気化学デバイスに非常に有用である。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により更に具体的に説明する。
【００４５】
１．ポリメタクリル酸メチル膜の作製（参考実験）
まず、参考実験として、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を各種有機溶媒に溶解した溶液を用いて成膜した。具体的には、以下のようにした。
【００４６】
（１）参考実験１
ＰＭＭＡ１５ｍｇをアセトニトリル１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００４７】
（２）参考実験２
ＰＭＭＡ１５ｍｇをアセトン１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００４８】
（３）参考実験３
ＰＭＭＡ１５ｍｇをクロロホルム１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００４９】
（４）参考実験４
ＰＭＭＡ１５ｍｇを酢酸エチル１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５０】
（５）参考実験５
ＰＭＭＡ１５ｍｇをＴＨＦ１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５１】
２．イオン液体を用いた場合のポリメタクリル酸メチル膜の作製
次にＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇを各種有機溶媒１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、各溶媒を揮発して成膜した。具体的には、以下のようにした。なお、ＥＭＩｍＴＦＳＩは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドアニオンを有するイオン液体である。
【００５２】
（１）実験例１
ＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇをアセトニトリル１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５３】
（２）実験例２
ＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇをアセトン１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５４】
（３）実験例３
ＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇをクロロホルム１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５５】
（４）実験例４
ＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇを酢酸エチル１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、溶媒を揮発して成膜した。
【００５６】
（５）実験例５
ＰＭＭＡ  １５ｍｇ，ＥＭＩｍＴＦＳＩ  １５ｍｇをＴＨＦ１．０ｍＬに溶解し、ガラス基板上にドロップキャストし、各溶媒を揮発して成膜した。
【００５７】
３．結果
参考実験１〜５、及び実験例１〜５で作製された膜を図１〜図１０に示す。
図１にアセトニトリルを用いた場合の膜を示し、図２にアセトニトリル及びイオン液体を用いた膜を示す。図２からアセトニトリル及びイオン液体を用いた膜は、白色化することが確認された。
図３にアセトンを用いた場合の膜を示し、図４にアセトン及びイオン液体を用いた膜を示す。図４からアセトニトリル及びイオン液体を用いた膜は、透明であることが確認された。
図５にクロロホルムを用いた場合の膜を示し、図６にクロロホルム及びイオン液体を用いた膜を示す。図６からクロロホルム及びイオン液体を用いた膜は、白色化することが確認された。
図７に酢酸エチルを用いた場合の膜を示し、図８に酢酸エチル及びイオン液体を用いた膜を示す。図８から酢酸エチル及びイオン液体を用いた膜は、白色化することが確認された。
図９にＴＨＦを用いた場合の膜を示し、図１０にＴＨＦ及びイオン液体を用いた膜を示す。図１０からＴＨＦ及びイオン液体を用いた膜は、透明であることが確認された。
【００５８】
４．実施例の効果
有機溶媒、イオン液体、及びＰＭＭＡを含む溶液から、有機溶媒を揮発させると、ゲル膜が形成されることが確認された。これらのゲル膜は溶媒の追加補充を必要としなくてもゲル膜の状態を維持できるから、電気化学デバイスに非常に有用である。
【００５９】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または本質から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【００６０】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、各種の電気化学デバイスに非常に有用である。すなわち、エレクトロクロミック素子、リチウム二次電池、ラジカル電池、太陽電池（特に色素増感型太陽電池）、燃料電池、電気二重層キャパシタ、電気化学センサー、電気化学スイッチング素子、電気化学発光素子、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、などの電気化学デバイスの電解質として非常に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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