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Crystallization-induced toughening mechanism in polymer electrolyte

Research Project

Project/Area Number 21K14679
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionGifu University (2022-2023)
The University of Tokyo (2021)

Principal Investigator

Hashimoto Kei  岐阜大学, 工学部, 助教 (20888276)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords電気化学材料 / イオン液体 / 高分子網目 / 伸張誘起結晶化 / 高分子電解質 / ウェアラブルデバイス / 強靭性 / 不燃性 / 高強度高分子電解質 / 伸長誘起結晶化 / スライドリング効果 / 均一網目 / イオンゲル / 電解質 / 強靭化 / 均一網目効果 / 過渡的架橋点
Outline of Research at the Start

リチウムイオン二次電池の課題の一つである安全性・信頼性の向上を狙い、不燃・不揮発な高分子系電解質の強靭化を実現することを目的とする。強靭化の手法として、高分子均一網目に部分的な結晶化による過渡的な架橋点を導入するという手法を用いる。以上の効果について、物性評価と小角X線散乱・結晶構造解析といった構造化学的手法の組み合わせで明らかにし、高強度な高分子系電気化学材料の創成と、蓄電デバイスへの適用に繋げる。

Outline of Final Research Achievements

The development of devices that can be attached to the skin or clothing not only makes our society more convenient and prosperous but also contributes to urgent applications, such as in the medical field. However, the materials used for such devices need to possess "flexibility" to follow the movements of the body, "toughness" to withstand repeated deformation without breaking, and the ability to conduct electricity. We have realized such materials by developing a "tough ion gel" containing salts, utilizing a "polymer network that crystallizes in response to stretching and becomes tough."

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イオンゲル(塩と高分子網目からなる材料)において、高分子が延伸に応答して強靭化する「伸張誘起結晶化」を初めて報告しました。特に、最初から結晶化した高分子と伸張誘起結晶化を組み合わせて「硬さと強靭さを兼ね備えた材料」を作るという発想に学術的新規性があります。このような材料は、柔軟なデバイスへの応用に繋がります。例えば、医療分野では患者の体に貼るセンサーやモニター、Internet of Things(IoT)の分野では、衣服や日用品に取り付けるデバイスなど、多くの場面での利用が見込まれます。これにより、医療の進展や生活の利便性向上に大きく貢献できるため、高い社会的意義も見込まれます。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Strain-Induced Crystallization in Tetra-Branched Poly(ethylene glycol) Hydrogels with a Common Network Structure2024

    • Author(s)
      Hashimoto Kei、Enoki Takato、Liu Chang、Li Xiang、Sakai Takamasa、Mayumi Koichi
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 57 Issue: 4 Pages: 1461-1468

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.3c02038

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      2023 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Strain-induced crystallization and phase separation used for fabricating a tough and stiff slide-ring solid polymer electrolyte2023

    • Author(s)
      Hashimoto Kei、Shiwaku Toru、Aoki Hiroyuki、Yokoyama Hideaki、Mayumi Koichi、Ito Kohzo
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Issue: 47

    • DOI

      10.1126/sciadv.adi8505

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      2023 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Tetra-arm poly(ethylene glycol) gels with highly concentrated sulfolane-based electrolytes exhibiting high Li-ion transference numbers2023

    • Author(s)
      Tasaki Natsumi、Ugata Yosuke、Hashimoto Kei、Kokubo Hisashi、Ueno Kazuhide、Watanabe Masayoshi、Dokko Kaoru
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 25 Issue: 27 Pages: 17793-17797

    • DOI

      10.1039/d3cp01928d

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      龍岩大宗、 橋本慧、沓水祥一、三輪洋平
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      藤澤秀斗、 橋本慧、沓水祥一、三輪洋平
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      第73回高分子学会年次大会
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      Kei Hashimoto, Toru Shiwaku, Koichi Mayumi, Hideaki Yokoyama, Kohzo Ito
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      MRM2023/IUMRS-ICA2023
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      榎木崇人、橋本慧、小田達郎、伊藤耕三、眞弓皓一
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      第32回ポリマー材料フォーラム
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      榎木崇人、橋本慧、Li Xiang、酒井崇匡、眞弓皓一
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      榎木崇人、橋本慧、小田達郎、伊藤耕三、眞弓皓一
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      橋本慧
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      Takato Enoki, Kei Hashimoto, Kohzo Ito, Koichi Mayumi
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      9th IDMRCS
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  • [Presentation] Strain-Induced Crystallization in Conductive, Durable, and Stretchable Slide-Ring Ion Gels2023

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      Takato Enoki, Kei Hashimoto, Kohzo Ito, Koichi Mayumi
    • Organizer
      IPC2023
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  • [Presentation] 環動イオンゲルにおける伸長誘起結晶化と力学物性の相関2023

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      榎木崇人、橋本慧、伊藤耕三、眞弓皓一
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      第72回高分子学会年次大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子・X線散乱を用いた高強度環動イオンゲルの延伸中における構造解析2023

    • Author(s)
      橋本 慧
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      中性子小角散乱研究会
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  • [Presentation] スライドリング網目と不揮発性溶媒からなるゲルの力学特性2022

    • Author(s)
      橋本 慧、塩飽 透、横山 英明、伊藤 耕三、眞弓 皓一
    • Organizer
      第71回高分子討論会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] スライドリング網目を有する高分子固体電解質のナノオーダー構造2022

    • Author(s)
      橋本 慧、塩飽 透、横山 英明、伊藤 耕三、眞弓 皓一
    • Organizer
      日本中性子科学会 第22回年会
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      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 強靭かつ復元性に優れた高分子ゲルをシンプルな四分岐網目構造で実現

    • URL

      https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=21603

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      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 榎木崇人氏(受賞当時:眞弓研M2)が新領域創成科学研究科の研究科長賞(修士)を受賞

    • URL

      https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=22480

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      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 硬くて丈夫なゲル電解質 ―フレキシブル電池の耐久性向上に期待―

    • URL

      https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=20652

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      2023 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] GEL MATERIAL HAVING CROSSLINKING POINTS OF TETRAFURCATION AND PROVOKING ELONGATION-INDUCED CRYSTALLIZATION2023

    • Inventor(s)
      眞弓皓一、酒井崇匡、Xiang Li、橋本慧
    • Industrial Property Rights Holder
      眞弓皓一、酒井崇匡、Xiang Li、橋本慧
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高い強靭性を有する高分子固体電解質2023

    • Inventor(s)
      眞弓皓一、伊藤耕三、橋本慧
    • Industrial Property Rights Holder
      眞弓皓一、伊藤耕三、橋本慧
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-113741
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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