Ionic liquid are rapidly gaining interest as replacements for traditional organic solvents used in chemical process. They were initially developed by electrochemists for use as electrolytes in batteries or for metal electrodeposition. In spite of the important applications, physical and thermodynamic properties are hardly presented on the literature. Prior to the main experiments for application of Buthylmethylimidazolium ionic liquids to electrolytes, three ionic liquids, BMImBr, BMImI and $BMImBF_4$, were synthesized and physical properties were measured. N-alkyl-N-vinyl-2-pyrrolidinonium and N-alkyl-N-methyl-2-pyrrolidinonium appear high ionic conductivity due to π orbital in the vinyl functional group and wide electrochemical stability (3 or 4 V) and possess a good solvent character and thus might be used for potential electrolytes and green solvents. Lithium doped Buthylmethylimidazolium ionic liquids was proven to be highly conductive, electrically stable (3 ~4.7 V) by thermal analysis and qualitative analysis from Li-NMR and possess a good solvent character Therefore, all these ionic liquids including Buthylmethylimidazolium ionic liquids and N-alkyl-N-vinyl-2-pyrroli-dinonium and N-alkyl-N-methyl-2-pyrrolidinonium might be used for potential electrolytes and platicizers of electrolytes in Lithium ion batteries.
최근에 이온성 액체는 화학 공정 내의 전통적인 유기 용매, 촉매반응, 전해질, 흡수식 열펌프의 흡수제의 대체 물질로 관심을 모으고 있는 신물질이다. 특히, 전해질 분야에 있어서 이온성 액체 제안은 세계적으로 많은 기업과 연구소, 그리고 대학에서 관심의 대상이 되어 왔다. 이온성 액체는 비가연성 비휘발성이며, 본질적으로 높은 이온 전도성을 나타내고 4∼5 V 이상의 넓은 전기화학적 안정도를 지니고 있다고 보고 되어 있다. 그러나 이러한 잠재력에도 불구하고 기초적인 물성 자료 조차도 미비하다. 따라서, 본격적인 전해질 분야의 이온성 액체의 적용에 앞서 이온성 액체의 합성과 물성 자료의 축적은 주안점을 두었다. 우선, Buthylmethyl-imidazolium 이온성 액체 (BMImBr, BMImI, $BMImBF_4$)의 밀도, 점도, 표면장력, 굴절률을 측정하였으며 그 결과 이온성 액체가 상온에서 액체로 존재하며 매우 적은 점도와 표면 장력을 가진다는 것을 확인하였다.
이러한 결과를 바탕으로 본격적인 이온성 액체의 액체 전해질 및 리튬 이온 전지의 전해질 가소제로의 응용을 수행하였다. Buthylmethylimidazolium 이온성 액체가 높은 이온 전도도와 전기 화학적으로 안정하다는 사실을 실험을 통해 확인하였다. 그것은 이온성 액체가 단위 부피 당 많은 이온의 수를 가지고 이온 간 회전 운동을 가지면서 리튬 이온의 hoping 작용을 도와준다는 화학적 특성 때문이다. 또한 이러한 화학적 특성을 리튬 핵 자기 공명 분석을 통해 실험적으로 뒷받침 하였다.
결론적으로, 이온성 액체는 상기에서 언급한 좋은 전해질 및 전해질 가소제로써의 특성을 지니고 있으므로 기존의 새로운 전해질에 대한 대안으로써 충분한 가능성과 잠재력을 지녔다고 할 수 있다.
