Development of Lignin-based Separator for Electric Storage Device

用于蓄电装置的木质素基分离器的开发

基本信息

批准号：
20J20415
负责人：
平良尚梧
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2022)Hokkaido University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20415/
关键词：
リグニンゲルセパレータリチウムイオン電池リグニンゲル

项目摘要

本研究は、木材主要成分の一つであり、新規なマテリアル利用の開発が求められるリグニンからゲルを調製し、これを蓄電デバイスのセパレータとして適用するものである。前年度から蓄積した結果として、リチウム塩溶液で膨潤したリグニンゲルを用いて実際にリチウムイオン電池を組み立て、電池全体としての評価を行った。当該年度は新たに、材料科学分野からの意見を取り入れリグニンゲルの膨潤挙動の探索を行った。本リグニンゲルは有機溶媒中でリチウム塩を添加すると膨らむため、リグニンとリチウム塩の相互作用がゲルの膨潤挙動に重大な影響を及ぼすと考え、各種分析法を用いて研究を行った。赤外分光法や動的光散乱法ではリチウム塩添加の影響を見出すことができなかった。しかし、紫外可視分光法で、試験セルの厚みや溶液濃度等を検討した結果、濃色効果を見出すことができ、この現象は恐らくリグニンの分散に依るものであり、リグニンゲルの膨潤への寄与が大きいと推定した。さらにNMR測定から、リグニンに特徴的な官能基であるフェノール性水酸基とリチウム塩の相互作用を確認することができ、ゲルの特異的な膨潤挙動がリグニンの特性を反映した可能性が示唆された。総じて、当該年度はリチウム塩添加によりリグニンに濃色効果が生じるという予想外の結果を見出すことができ、膨潤メカニズムの推定にも繋がった。研究成果については学会発表をおこない頂いた意見を元に、現在論文を執筆・投稿準備中であり、期待通りの研究の進展があったと考える。

在这项研究中，我们用木质素制备了一种凝胶，木质素是木材的主要成分之一，需要开发新的材料用途，并将其用作电力存储设备的分离器。根据前一年积累的成果，我们使用锂盐溶液溶胀的木质素凝胶实际组装了锂离子电池，并对电池进行了整体评估。今年，我们新结合了材料科学领域的观点来探索木质素凝胶的溶胀行为。由于这种木质素凝胶在有机溶剂中添加锂盐时会膨胀，因此我们认为木质素和锂盐之间的相互作用对凝胶的膨胀行为有显着影响，并使用各种分析方法进行了研究。使用红外光谱或动态光散射未发现添加锂盐的影响。然而，通过使用紫外可见分光光度法检查测试池的厚度、溶液浓度等，我们发现了增色效应，这表明这种现象可能是由于木质素的分散造成的，并且它对木质素的分散没有贡献。木质素凝胶的膨胀估计很大。此外，核磁共振测量证实了酚羟基（木质素的特征官能团）和锂盐之间的相互作用，表明凝胶的特定溶胀行为可能反映了木质素的特性。总的来说，今年我们能够发现一个意想不到的结果，即锂盐的添加对木质素造成了变暗效应，这也导致了对膨胀机制的估计。关于研究成果，我们目前正在根据会议报告中收到的意见撰写并准备提交论文，我们认为研究进展符合预期。