フィブロイン:リチウム硫黄電池の多機能生物由来結合剤

Yiming Guo^1,2, Roby Soni^1,2,3, Kofi Coke¹

¹Electrochemical Innovation Lab, Department of Chemical Engineering, University College London, Torrington Place, London WC1E 7JE, U.K.

ACS sustainable chemistry & engineering

|September 5, 2025

まとめ

リチウム硫黄 (Li-S) バッテリーに含まれる従来の結合物質に代わる環境に優しいバイオポリマーであるフィブロインですバッテリー性能を改善し,リサイクルを簡素化し,現在のLi-Sバッテリー技術の主要な課題に取り組んでいます.

科学分野:

材料科学
電気化学
持続可能な化学

背景:

Li-S電池のPVDFのような伝統的な結合物質は環境とリサイクル問題を引き起こします.
既存の結合剤は,細胞化学の分解とポリ硫化物シャトルに限られた影響を及ぼします.
Li-S バッテリーの性能と持続性を向上させる結合剤の必要性

研究の目的:

Li-S電池の持続可能で高性能の結合剤としてフィブロインを調査する.
ポリ硫化物シャトルと電極の膨張を緩和するフィブロインの能力を評価する.
繊維基の電極のリサイクル性の優位性を評価する

主な方法:

ファイブロインを結合剤として使用した電極製剤.
高硫度のLi-Sコインとポーチ・セルでの性能試験
粘着剤の性質を理解するために,in situとoperando分析を行う.
酸性条件下での電極再利用性の評価

主要な成果:

ファイブロインはポリ硫化物を効果的に捕まえて Li-S バッテリーの性能を向上させます
繊維基の電極は高容量とクーロンビック効率を示しています.
PVDFと比較してフィブロイン電極のリサイクルが容易であることが実証されています.

結論:

繊維は有望で環境に優しい Li-S バッテリー用結合物質です
繊維はバッテリーの性能を向上させ持続可能性の大きな利点をもたらします
繊維はPVDFの有効な代替品であり,再利用性を改善します.

キーワード:

LiS バッテリー水性バッテリー・バインダーバッテリーリサイクルポリ硫化物シャトル効果タンパク質結合剤

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