(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンと１−メチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンからなるイオン液体。
【請求項２】
[Ｚ-BF3]−（式中、ＺはＣ１〜Ｃ５のアルキル基、ビニル基またはパーフルオロビニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンと少なくとも１種の有機オニウムイオンからなるイオン液体。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載のイオン液体を含む電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
請求項１〜２のいずれかに記載のイオン液体を含む、リチウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン液体に関し、詳しくは低粘度及び高い導電性を有するイオン液体に関する。また、本発明は該イオン液体を含むリチウム電池（特にリチウム二次電池）及び電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで常温溶融塩やイオン性液体とも呼ばれたイオン液体は、リチウム二次電池、太陽電池、アクチュエータ及び電気二重層キャパシタなどの各種電気化学デバイス用の電解質、反応媒体、有機合成の触媒としての応用可能性のためにここ数年特別な注目を集めてきた。従来の有機液体電解質と比較して、イオン液体の電解質としての主な利点は、不燃性、不揮発性及び高い熱安定性である。現在までに報告されているほとんどのイオン液体において、イオン液体のアニオンとしては、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド([(CF3SO2)2N]-)とテトラフルオロボレート(BF4-)がその高い電気化学的安定性及び熱安定性のために注目されている（特許文献１，２）。しかしながら、これらのアニオンを含むイオン液体は、特に低温での低い導電性などの問題があった。【０００３】
特許文献３は、ホウ素化合物を開示しているが、例えば実施例で製造されているトリエチルメチルアンモニウムCF3BF3は、融点が１８１℃と高く、イオン液体ではない。さらに、特許文献４は、実施例１において、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムのBF3CF3塩を開示している。
【特許文献１】特開2002-099001
【特許文献２】特開2003-331918
【特許文献３】特開2002-63934
【特許文献４】特開2004-123631
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、アニオン成分を改良することで、低粘度及び低融点かつ高い導電性を有するイオン液体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】
本発明者は、上記課題に鑑み検討を重ねた結果、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンあるいは該アニオンを含む固体の塩類を用いてイオン液体を製造することで、低粘度、低融点かつ低温での高い導電性を有するイオン液体が得られることを見出した。【０００６】
即ち、本発明は、以下のイオン液体及びそのアニオン、その製造法並びにこれを用いたリチウム電池及びキャパシタを提供するものである。
１．  [Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンと少なくとも１種の有機オニウムイオンからなるイオン液体。
２．  ＺがＣ１〜Ｃ５のアルキル基、ビニル基またパーフルオロビニル基である項１に記載のイオン液体。
３．  カチオンが１−メチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンである項１または２に記載のイオン液体。
４．  項１〜３のいずれかに記載のイオン液体を含む電気二重層キャパシタ。
５．  項１〜３のいずれかに記載のイオン液体を含む、リチウム電池。
６．  [Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、またはビニル基（CH2=CH）またはパーフルオロビニル基（CF2=CF）を示す）で表される少なくとも１種のアニオンをアニオン成分として含む化合物と少なくとも１種の有機オニウム化合物を含む化合物を混合することを特徴とするイオン液体の製造法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のイオン液体は、低粘度、低粘度、高導電性などの性質を有し、リチウム二次電池、燃料電池、太陽電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス、化学反応の溶剤、潤滑油として適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で使用するイオン液体の融点は、通常１５０℃以下、好ましくは８０℃以下、より好ましくは６０℃以下、さらに好ましくは４０℃以下、特に２５℃以下である。例えば燃料電池に使用する場合には１５０℃以下のイオン液体を広く使用することができる。一方、太陽電池、リチウム電池、キャパシタなどのエネルギーデバイス、エレクトロクロミックデバイス、電気化学センサーなどの電気化学デバイスではイオン液体の融点は室温（２５℃）以下が好ましく、特に０℃以下であるのがさらに好ましい。【０００９】
本発明は、イオン液体のアニオン成分において、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンを使用する。【００１０】
アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル等のＣ１〜Ｃ６、好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖又は分枝を有するアルキル基が挙げられる。【００１１】
アルケニル基としては、ビニル（CH2=CH）、アリル（CH3CH2=CH）、１−ブテニル、２−ブテニル、1,1-ジメチルビニル（（CH3）2C=CH2）などのＣ１〜Ｃ６アルケニル基が挙げられ、好ましくはＣ１〜Ｃ４アルケニル基が挙げられる。【００１２】
フルオロアルケニル基としては、パーフルオロビニル（CF2=CF）、モノフルオロビニル基、２，２−ジフルオロビニル（CF2=CH）、パーフルオロアリル（CF3CF2=CF）、パーフルオロ-1-ブテニル、パーフルオロ-2-ブテニル、1,1-ジトリフルオロメチル-2-フルオロビニル（（CF3）2C=CF2）、パーフルオロペンテニル、パーフルオロヘキセニルなどのＣ１〜Ｃ６フルオロアルケニル基が挙げられ、好ましくはＣ１〜Ｃ４フルオロアルケニル基が挙げられる。該アニオンは公知文献の記載に従い製造することができる（S. Darses and G. Michaud, J.-P. Genet, Tetrahedron Lett., 1998, 39, 5045; G. A. Molander and M. R. Rivero, Org. Lett., 2002, 4, 107; G. A. Molander and M. R. Rivero, J. Org. Chem., 2002, 67, 8424; G. A. Molander and T. Ito, Org. Lett., 2001, 3, 393; G. A. Molander, C.-S. Yun, M. Ribagorda, B. Biolatto, J. Org. Chem., 2003, 68, 5534; H. J. Frohn and V. V. Bardin, Z. Anorg. Allg. Chem., 2001, 627, 2499; S. Darses and J.-P. Genet, Eur. J. Org. Chem., 2003, 35, 4313.）。【００１３】
本発明のイオン液体は、１種のアニオン成分からなるものであってもよく、２種以上のアニオン成分を使用し、融点をさらに下げることも可能である。【００１４】
イオン液体を製造する場合、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオンとアルカリ金属イオン（Na+, K+, Li+, Cs+など）、アルカリ土類金属イオン（Ca2+, Mg2+, Ba2+など）、H+、 Bu3Sn+などのカチオン成分との塩を有機オニウム化合物と混合し、イオン交換反応により生成する[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）と有機オニウムイオンからなるイオン液体を分離することにより製造できる。例えば、イオン交換樹脂を通すことにより得られる[Ｚ-BF3]−H+（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）の塩と、(有機オニウム)＋(OH)−の塩を混合し、水を除くことにより、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）と有機オニウムイオンからなるイオン液体を好ましく得ることができる。イオン液体を得るための塩交換反応は、所望の溶融塩が抽出可能である場合には、溶媒抽出法により行うことができる。【００１５】
有機オニウムイオンとしては、アンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、オキソニウム、スルホニウムが例示され、好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、スルホニウム、より好ましくはアンモニウム、グアニジニウム、フォスフォニウム、特に好ましくはアンモニウムが挙げられる。【００１６】
有機オニウムイオンは、１種のみを使用してもよいが、２種以上の有機オニウムイオンを組み合わせることで、さらにイオン液体の融点を低下させ、さらに粘度を下げることが可能である。【００１７】
また、イオン液体のアニオンとしては、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）が主成分である限り、他のアニオンを配合することもできる。ここで、[Ｚ-BF3]−が主成分とは、イオン液体に含まれる全アニオン成分のうち最も多く含まれるアニオン成分が[Ｚ-BF3]−であることをいう。全アニオン成分中の[Ｚ-BF3]−の割合は、好ましくは３４重量％以上、より好ましくは５０重量％以上、よりいっそう好ましくは６０重量％以上である。【００１８】
ここで、他のアニオンとしては、BF4, PF6, TFSI ((CF3SO2)2N-), CF3SO3-, CF3COO-，CH3SO3-, N(CN)2-などを例示することができる。【００１９】
各有機オニウム化合物を以下に例示する：
（１）一般式（Ia）で表されるアンモニウム
［Ｒ４−ＮＲ１Ｒ２Ｒ３］＋         (Ia)
〔式（Ia）中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、アルコキシアルキル基または複素環基を示し、式（Ia）においてＲ１及びＲ２は窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。【００２０】
Ｒ４はアルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基またはアルコキシアルキル基；酸化還元性を有する機能性有機官能基；または揮発性有機溶媒に由来する基を示す。〕【００２１】
（２）一般式（Ib）で表されるグアニジニウム【００２２】
【化１】
0004706067.tif 000002
【００２３】
（式中、Ｒ１，Ｒ２は、式（Ia）における定義と同じである。）【００２４】
（３）一般式（Ic）で表されるフォスフォニウム
［Ｒ４−ＰＲ１Ｒ２Ｒ３］＋     (Ic)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２はリン原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含リン複素環基を形成してもよい。〕【００２５】
（４）一般式（Id）で表されるオキソニウム
［Ｒ４−ＯＲ１Ｒ２］＋     (Id)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は酸素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含酸素複素環基を形成してもよい。〕【００２６】
（５）一般式（Ie）で表されるスルホニウム
［Ｒ４−ＳＲ１Ｒ２］＋     (Ie)
〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、式（Ia）における定義と同じである。但し、Ｒ１及びＲ２は硫黄原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含硫黄複素環基を形成してもよい。〕
なお、有機オニウム化合物としては、有機オニウムカチオンと、ハロゲンイオン、硝酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、過塩素酸イオン、メタンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオンなどからなる塩が例示される。【００２７】
イオン液体を製造する場合、[Ｚ-BF3]−（式中、Ｚはアルキル基、アルケニル基またはフルオロアルケニル基を示す）で表される少なくとも１種のアニオン（例えば銀塩、カルシウム塩、バリウム塩）と有機オニウムイオン（例えばハロゲン化物塩、硫酸塩）の各カウンターイオンによりハロゲン化銀、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの難溶性塩を形成させて除去するようにしてもよい。【００２８】
有機オニウム塩において、アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、sec-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイコシルなどの炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３の直鎖又は分枝を有するアルキル基が挙げられる。【００２９】
ハロアルキル基としては、上記アルキル基の水素原子の少なくとも１つがハロゲン原子（塩素、臭素、フッ素、ヨウ素）、特にフッ素原子で置換された炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３のハロアルキル基が挙げられる。【００３０】
アルコキシ基としては（Ｏ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。【００３１】
アルキルチオ基としては、（Ｓ−上記アルキル）構造を有する炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基が挙げられる。【００３２】
アリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、エチルフェニル基、１，３，５−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基などの炭素数６〜１４、好ましくは炭素数６〜１０のアリール基が挙げられる。【００３３】
アラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、ナフチルメチルなどの炭素数７〜１５のアラルキル基が挙げられる。【００３４】
アルコキシアルキル基のアルコキシ基及びアルキル基は前記と同様であり、直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３の直鎖又は分枝を有するアルコキシ基で置換された直鎖又は分枝を有する炭素数１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６，特に１〜３のアルキル基が挙げられ、特にメトキシメチル基(CH2OCH3)、メトキシエチル基(CH2CH2OCH3)、エトキシメチル基(CH2OCH2CH3)、エトキシエチル基(CH2CH2OCH2CH3)が例示される。【００３５】
ポリエーテル基としては、-(CH2)n1-O-(CH2CH2O)n2-(C1-C4アルキル)、または、-(CH2)n1-O-(CH2CH(CH3)O)n2-（C1-C4アルキル）で表される基が挙げられ、n1は１〜４の整数、n2は１〜４の整数、C1-C4アルキルとしては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチルが例示される。【００３６】
また、Ｒ１とＲ２は、これらが結合している窒素原子と一緒になって、５〜８員環、好ましくは５員環または６員環の含窒素複素環基（ピロリジニウム、ピペリジニウム、ピロリニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム等）を形成してもよい。【００３７】
アリール基、アラルキル基の置換基としては、ハロゲン原子（F、Cl、Br、I）、水酸基、メトキシ基、ニトロ基、アセチル基、アセチルアミノ基などが挙げられる。【００３８】
前記アルキル基、アルケニル基の任意の位置のＣ−Ｃ単結合の間に−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ−、を１個または複数個介在させて、エーテル、エステルまたはケトン構造としてもよい。【００３９】
R4が酸化還元性を有する機能性有機官能基である式（I）のイオン液体としては、具体的には以下の式（II）〜（VIII）の化合物が例示される。
【００４０】
【化２】
0004706067.tif 000003
【００４１】
（式中、ｎは０又は１を示す。Ｍは、遷移金属を示す。Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、同一又は異なって、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基またはアルコキシアルキル基を示し、Ｒ１及びＲ２は窒素原子と一緒になって、５〜８員環の含窒素環式基を形成してもよい。）【００４２】
【化３】
0004706067.tif 000004
【００４３】
〔式中、Ｒは同一又は異なって、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、ヒドロキシ基、カルボキシル（ＣＯＯＨ）基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ（ＣＮ）基、アセチルアミノ基、フェニル基、ベンジル基またはパーフルオロアルキル基を示すか、あるいは隣接する２つのRはそれらが結合する炭素原子と一緒になって、ベンゼン環を形成してもよい。【００４４】
複数のＲ１Ａの１つは、ＮＲ１ｂＲ２ｂＲ３ｂを示し、その他は同一または異なってＲを示す。Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂは、同一又は異なって、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基またはアルコキシアルキル基を示し、Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは窒素原子と一緒になって、５〜８員環の含窒素環式基を形成してもよい。【００４５】
Ｚ１及びＺ２は、一方がＣＨを示し、他方がＮ＋−Ｒ３（Ｒ３は前記に定義されるとおりである）を示す。〕【００４６】
Ｍは、遷移金属原子、例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｄ，Ａｓ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｈｇ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｒｕ、を示し、好ましくはＦｅである。【００４７】
ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示される。【００４８】
アルカノイル基としては、アセチル、プロピオニル、ブチリル等の、式：−ＣＯ−（アルキル）（アルキルは前記に定義されるとおりである。）で表される炭素数２〜２１の直鎖又は分枝を有するアルカノイル基が挙げられる。【００４９】
アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニルなどの式：−ＣＯ−Ｏ（アルキル）（アルキルは前記に定義されるとおりである。）で表される炭素数２〜２１の直鎖又は分枝を有するアルコキシカルボニル基が挙げられる。【００５０】
パーフルオロアルキル基としては、前記アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換された基が例示され、たとえばＣｎＦ２ｎ＋１（ｎは１〜２０の整数を示す）で表される基が例示される。【００５１】
Ｒ４が揮発性有機溶媒に由来する基である場合のカチオン性基は有機溶媒に必要に応じてアルキレン基を介して導入される。有機溶媒としては、常圧での沸点が−１００℃〜３００℃、好ましくは３０℃〜３００℃であって、常温で固体または液体の化合物が例示され、具体的には以下の化合物が例示される：
・エーテル類：ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジイソプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソール、フェネトール、グアイアコールなど；
・アルキレングリコール類：エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなど；
・アルキレングリコールモノアルキルエーテル類：エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテル、ブチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなど；
・アルキレングリコールジアルキルエーテル類：エチレングリコールジメチルエーテル(DME)、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ブチレングリコールジメチルエーテル、ブチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなど；
・エステル類：酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチルなど；
・ラクトン類：γブチロラクトン(GBL)など
・ケトン類：アセトン(ATN)、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど；
・ヘテロ芳香族炭化水素：ピリジンなど
・脂環式炭化水素：シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなど：
・ヘテロ脂環式化合物：ジオキサン、モルホリン、ピロリジンなど；
・スルフィド類：ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、ジ−ｎ−プロピルスルフィド、ジイソプロピルスルフィドなど；
・炭酸エステル類：エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネートなど；
・アルコール類；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールなど；
このような有機溶媒にカチオン性基を導入する方法としては、以下の方法が挙げられる。【００５２】
【化４】
0004706067.tif 000005
【００５３】
（式中、Organic Solventは、上記の有機溶媒を示し、Ｒａは、同一又は異なってアルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ポリエーテル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、アルコキシアルキル基または複素環基を示し、３個のＲａのうちの２個は窒素原子と一緒になって５〜８員環の置換されていてもよい含窒素複素環基を形成してもよい。Ｒは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。Ｘは脱離基を示す。）【００５４】
Ｒで表される置換基を有していてもよいアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基などの炭素数１〜３のアルキル基が例示され、該アルキル基は、フッ素原子、メトキシ基、シアノ基などの基で置換されていてもよい。【００５５】
Ｘは脱離基を表し、具体的には、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メタンスルホニル基、ｐ−トルエンスルホニル基などが挙げられる。【００５６】
好ましい１つの実施形態において、本発明は、低沸点、高揮発性の溶媒に４級アンモニウム基を導入して、イオン液体に導く。４級アンモニウム化は、上記のように、脱離基と第三級アミンを反応させて行っても良く、アミノ基を含む溶媒のアミノ基を四級化してもよい。【００５７】
上記のカチオン成分は、単一成分であってもよいが、２種以上の成分を組み合わせて使用しても良く、その配合比率は任意である。【００５８】
本発明で好適に使用できる有機アンモニウムイオンを例示すれば、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、テトラプロピルアンモニウムカチオン等の対称アンモニウムカチオン類；
エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ビニルトリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、トリエチルプロピルアンモニウムカチオン、ジエチルジメチルアンモニウムカチオン、トリブチルエチルアンモニウムカチオン、トリエチルイソプロピルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エ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−メチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エ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−メチル−Ｎ−ブチルピペリジニウムカチオン、トリエチルメトキシメチルアンモニウムカチオン、ジメチルエチルメトキシエチルアンモニウム、ジメチルエチルメトキシメチルアンモニウム、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウム、ジエチルメチルメトキシメチルアンモニウム等の最短の置換基の炭素数が最長の置換基の炭素数の５０％以上１００％未満である（以下擬対称ともいう。）アンモニウムカチオン類；
トリメチルプロピルアンモニウムカチオン、トリメチルイソプロピルアンモニウムカチオン、ブチルトリメチルアンモニウムカチオン、アリルトリメチルアンモニウムカチオン、ヘキシルトリメチルアンモニウムカチオン、オクチルトリメチルアンモニウムカチオン、ドデシルトリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメトキシエトキシメチルアンモニウムカチオン、ジメチルジプロピルアンモニウムカチオン等の非対称アンモニウムカチオン類；
ヘキサメトニウムカチオン等の２価アンモニウムカチオン類
等を挙げることができる。【００５９】
本発明の好ましい１つの実施形態において、イオン液体のカチオンは、以下のものである：【００６０】
【化５】
0004706067.tif 000006
【００６１】
（式中、Ｙ１及びＹ２は、同一または異なって、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチルまたはベンジルである。）【００６２】
Ｙ１がメチルでＹ２がエチルである上記化合物が好ましい。【００６３】
本発明のイオン液体は、リチウム塩などの電解質の溶解性が高く、しかも不燃性、低粘性であり、リチウム二次電池などのリチウム電池や電気二重層キャパシタにおいて、電解液の溶媒として好適に使用することができる。【００６４】
本発明のイオン液体は、リチウム二次電池、燃料電池、太陽電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス、化学反応の溶剤、潤滑油として適している。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明する。【００６６】
実施例１
（１）  アニオンの合成
[Z-BF3]−K+（式中、ＺはCH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH, および CF2=CF）で表される７種のアニオンのカリウム塩を文献の記載に従って合成した（S. Darses and G. Michaud, J.-P. Genet, Tetrahedron Lett., 1998, 39, 5045; G. A. Molander and M. R. Rivero, Org. Lett., 2002, 4, 107; G. A. Molander and M. R. Rivero, J. Org. Chem., 2002, 67, 8424; G. A. Molander and T. Ito, Org. Lett., 2001, 3, 393;
G. A. Molander, C.-S. Yun, M. Ribagorda, B. Biolatto, J. Org. Chem., 2003, 68, 5534; H. J. Frohn and V. V. Bardin, Z. Anorg. Allg. Chem., 2001, 627, 2499; S. Darses and J.-P. Genet, Eur. J. Org. Chem., 2003, 35, 4313.）。【００６７】
（２）カチオンの合成
１−メチル−３−エチルイミダゾリウムクロライド(EMI＋Cl−)をN-メチルイミダゾールとエチルクロライドをオートクレーブ中で反応させることによって合成し、溶媒や未反応物を減圧留去した後に得られる白色固体を酢酸エチルに極性の異なる種々の溶媒を混合したものから再結晶にて精製した。【００６８】
（３）イオン液体の合成
EMI-Cl と合成したカリウム塩を無水アセトン中で１２時間撹拌混合し、PTFE製メンブランフィルターにて副生するKClを除去した後減圧しアセトンを除く事によって所望のイオン液体を得た。これをさらにジクロロメタンに溶解させ、析出するKCl固体をマイクロフィルターにて除去して純度を高めた。【００６９】
得られたイオン液体の物性値を以下に示す。
1-Ethyl-3-methylimidazolium methyltrifluoroborate (EMI[CH3BF3], 1). Yield 96%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = -0.44 (s, 3H), 1.54 (t, J = 7.4Hz, 3H), 4.04 (s, 3H), 4.39 (q, J = 7.3Hz, 2H), 7.75 (s, 1H), 7.83 (s, 1H), 9.48 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ=132.4 ppm (q, 1J (B,F) = 60.92 Hz); 11B NMR: δ = 5.94 ppm (q, 1J (B,F) = 61.59 Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 83 (100) [CH3BF3]-; elementalanalysis calcd. for C7H14BF3N2(%): C 43.34, H 7.27, N 14.44; found: C 44.14, H 7.07, N 15.14. 
1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyltrifluoroborate (EMI[C2H5BF3], 2). Yield 96%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = 0.11 (s, 2H), 0.78 (t, J = 6.8Hz, 3H), 1.53 (t, J = 7.4Hz, 3H), 4.05 (s, 3H), 4.40 (q, J = 7.3Hz, 2H), 7.78 (s, 1H), 7.88 (s, 1H), 9.61 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ = -139.8 ppm (q, 1J (B,F) = 62.0 Hz); 11B NMR: δ = 6.12 ppm (q, 1J (B,F) = 63.8 Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 97 (100) [C2H5BF3]-; elementalanalysis calcd. for C8H16BF3N2(%): C 46.19, H 7.75, N 13.47; found: C 46.55, H 7.60, N 14.17. 
1-Ethyl-3-methylimidazolium n-propyltrifluoroborate (EMI[n-C3H7BF3], 3). Yield 97%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = 0.15 (s, 2H), 0.86 (t, J = 7.2Hz, 3H), 1.29 (m, 2H), 1.54 (t, J = 7.4Hz, 3H), 4.03 (s, 3H), 4.38 (q, J = 7.3Hz, 2H), 7.72 (s, 1H), 7.80 (s, 1H), 9.30 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ = -137.8 ppm (q, 1J (B,F) = 58.91 Hz); 11B NMR: δ = 6.12 ppm (q, 1J (B,F) = 62.57Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 111 (100) [n-C3H7BF3]-; elementalanalysis calcd. for C9H18BF3N2(%): C 48.68, H 8.17, N 12.62; found: C 48.44, H 8.06, N 12.79.
1-Ethyl-3-methylimidazolium n-butyltrifluoroborate (EMI[n-C4H9BF3], 4).Yield 97%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = 0.15 (s, 2H), 0.83 (br s, 3H), 1.26 (m, 4H), 1.54 (t, J = 7.4Hz, 3H), 4.04 (s, 3H), 4.38 (q, J = 7.3Hz, 2H), 7.72 (s,
1H), 7.80 (s, 1H), 9.36 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ = -137.8 ppm (q, 1J (B,F) = 60.0 Hz); 11B NMR: δ = 5.98 ppm (q, 1J (B,F) = 63.5Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 125 (100) [n-C4H9BF3]-; elementalanalysis calcd. for C10H22BF3N2(%): C
50.87, H 8.54, N 11.87; found: C 51.11, H 8.58, N 12.00.
1-Ethyl-3-methylimidazolium n-pentyltrifluoroborate (EMI[n-C5H11BF3], 5).Yield 98%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ =  0.144 (s, 2H), 0.84 (t, J = 7.4Hz,
3H), 1.25 (br s, 3 × 2H), 1.54 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 4.03 (s, 3H), 4.38 (q, J =
7.3Hz, 2H), 7.72 (s, 1H), 7.79 (s, 1H), 9.23 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ = -137.8 ppm (br s); 11B NMR: δ = 5.99 ppm (q, 1J (B,F) = 63.3Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 139 (100) [n-C5H11BF3]-; elementalanalysis calcd. for C11H22BF3N2(%): C 52.82, H 8.87, N 11.20; found: C 52.53, H 8.64, N 11.16.
1-Ethyl-3-methylimidazolium vinyltrifluoroborate (EMI[CH2=CHBF3], 6). Yield 95%,
slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = 1.54 (t, J = 7.4Hz, 3H), 4.05 (s, 3H),
4.42 (q, J = 7.3Hz, 2H), 5.11 (br s, 1H), 5.25 (br s, 1H), 7.78 (s, 1H), 7.87 (s, 1H), 9.65 ppm (s, 1H). 19F NMR: δ = -140.2 ppm (q, 1J (B,F) = 53.96 Hz, 3F; BF3). 11B NMR: δ = 3.22 ppm (q, 1J (B,F)= 54.42 Hz, BF3). FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 95 (100) [CH2=CHBF3]-. elementalanalysis calcd. For C8H14BF3N2 (%):
C 46.64, H 6.85, N 13.60; found: C 47.14, H 6.84, N 13.70. 
1-Ethyl-3-methylimidazolium trifluorovinyltrifluoroborate (EMI[CF2=CFBF3], 7). Yield 96%, slight pale yellow liquids. 1H NMR: δ = 1.57 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 4.04 (s, 3H), 4.38 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 7.68 (s, 1H), 7.76 (s, 1H), 8.97 ppm (s, 1H); 19F NMR: δ = -103.2 ppm (br s, 1F), 125.3 (m, 1F), 143.0 (q, 1J(B,F) = 39 Hz, 3F), 194.2 ppm (br s, 1F); 11B NMR: δ = 1.31 ppm (qdd, 1J (B,F) = 40 Hz, 2J (B,F-1) = 24 Hz, 3J (B,trans-F-2) = 7 Hz); FAB-MS, m/z (%): 111 (100) [EMI]+, 149
(100) [CF2=CFBF3]-; elementalanalysis calcd. for C8H11BF6N2(%): C 36.96, H 4.26, N 10.77; found: C 36.81, H 4.08, N 10.84.【００７０】
さらに、上記化合物の物性値を以下に示す。【００７１】
【表１】
0004706067.tif 000007
【００７２】
表１中において、ｄ，２５℃での密度；Tｇ，ガラス転移温度; Tc, 結晶化温度；Tm, 融点；η, ２５℃での粘度；κ, ２５℃での導電率を各々示す。【００７３】
以上の結果から、本発明のイオン液体は、低融点、高導電率及び低粘度特性を有し、電気化学デバイス及び有機反応の溶媒として優れた性質を有することが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のイオン液体は、リチウム塩などの電解質の溶解性が高く、しかも不燃性、低粘性であり、リチウム二次電池などのリチウム電池や電気二重層キャパシタにおいて、電解液の溶媒として好適に使用することができる。【００７５】
本発明のイオン液体は、リチウム二次電池、燃料電池、太陽電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス、化学反応の溶剤、潤滑油として適している。