| Project/Area Number |
20J20415
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2022)
Hokkaido University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
平良 尚梧 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Research at the Start |
リグニンは木材細胞壁の約3割を占める、地球上で最も豊富な天然芳香族高分子である。近年、このリグニンを積極的に利用しようという機運が高まっており、リグニン由来の電極開発は世界的な流行である。また、蓄電デバイスでは、電極の他にセパレータも重要な高分子材料であるため、これらの高分子部材を全てリグニンで製造できれば、リグニンの高付加価値利用を更に加速すると期待される。そこで、本研究では、リチウムイオン電池用セパレータ材料の開発を目的とする。さらに、電解液の漏洩を防ぐ、より安全なセパレータとして、リグニン系ゲル電解質の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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