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。

这项研究是木材的主要成分之一，旨在开发新材料，凝胶是由木质素制备的，木质素是开发新材料所需的，并用作电力储存设备的分离器。由于上一年的积累，实际上使用木质素凝胶与锂盐溶液肿胀组装了锂离子电池，整体评估了电池。在这个财政年度，我们介绍了材料科学领域的新观点，并探讨了木质素凝胶的肿胀行为。由于这种木质素凝胶在有机溶剂中加入锂盐时膨胀，因此木质素和锂盐之间的相互作用对凝胶的肿胀行为具有显着影响，并使用各种分析方法进行了研究。红外光谱和动态光散射方法无法找到添加锂盐的影响。但是，在使用紫外线可见光谱检查测试细胞的厚度和溶液浓度后，我们发现了深色效应，并且这种现象可能是由于木质素的分散剂，并且估计它有助于木质素凝胶的肿胀。此外，NMR测量结果证实了酚羟基，木质素的功能群特征和锂盐之间的相互作用，这表明凝胶的特异性溶胀行为可能反映了木质素的特性。总体而言，在这个财政年度，我们发现锂盐的添加会对木质素产生较深的颜色影响，从而导致肿胀机制的估计。根据会议上提出的意见，我们目前正在撰写和准备提交论文，我们认为研究已经按预期进行。