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バクテリアセルロース有機ゲルを利用したリチウムイオン導電性材料

国内特許コード P130009155
掲載日 2013年4月18日
出願番号 特願2012-039585
公開番号 特開2012-126912
登録番号 特許第5466251号
出願日 平成24年2月27日(2012.2.27)
公開日 平成24年7月5日(2012.7.5)
登録日 平成26年1月31日(2014.1.31)
優先権データ
  • 特願2004-250716 (2004.8.30) JP
発明者
  • 矢野 彰一郎
  • 澤口 孝志
  • 萩原 俊紀
  • 前田 英明
  • 中島 恵
  • 佐々木 一博
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 バクテリアセルロース有機ゲルを利用したリチウムイオン導電性材料
発明の概要 【課題】機械的強度に優れ、イオン伝導性が高いリチウムイオン導電性材料を提供する。さらに無機材料及び/又は有機材料を取り込ませたバクテリアセルロース複合材料を提供する。また、バクテリアセルロースエアロゲルを提供する。
【解決手段】バクテリアセルロース産生菌を、無機材料及び/又は有機材料が添加された培養培地中で培養する。バクテリアセルロースヒドロゲルを脱水乾燥する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、種々の形式の電池が実用に供されているが、電子機器のワイヤレス化等に対応するために、軽量で高起電力と高エネルギーを得ることができ、しかも自己放電の少ないことからリチウムイオン電池が注目を集めている。特に、近年一層の軽量化と薄膜化の要求に伴い、従来の電解液に代えて、ポリマー電解質を用いたリチウムイオン電池の実用化が急がれている。このようなリチウムイオン電池によれば、従来の電解液電池と比較して、電解液の漏れが少ないので、外装として、従来の金属缶に代えて、アルミニウム薄膜を有するラミネート樹脂フィルム等を用いることができ、かくして、屈曲性を有する薄型電池とすることができる点からも、種々のポリマー電解質を用いたリチウムイオン電池が研究開発されている(例えば特許文献1を参照)。





ポリマー電解質は、直線状のポリマー分子鎖の三次元の絡み合い、即ち、物理架橋したポリマーからなるマトリックス中に電解液を担持した所謂物理ゲルと、化学架橋したポリマー分子鎖からなるマトリックス中に電解液を担持した所謂化学ゲルに分けられる。化学ゲルを用いて電池を製造する場合には、例えば、電池容器内において、いわばその場でモノマーの重合によって架橋ポリマーを形成させて、簡便に化学ゲルを得ることができる利点があるが、反面、電池の電極やセパレータ中に未反応モノマーや重合開始剤が残存して、電池特性に好ましくない影響を与えるという欠点を有する。物理ゲルを用いて電池を製造する場合には、物理ゲルに適度な機械的強度を付与するために、電解液中のポリマー濃度を増やす必要があり、また、ポリマー濃度を増やさないのであれば、高分子量のポリマーを用いる必要があるが、このような場合には、加熱下に電解液中にポリマーを溶解させることが必要となり、また、そのために多大の時間を要することとなる。更に、加熱による電解質塩の劣化等の問題も生じる。





セルロースは、植物細胞壁の主成分であり、紙・パルプの原料としては高等植物である木材のセルロースが蒸解・漂白により利用されている。またセルロースを作るのは高等植物だけではなく、また、その他のセルロース源としてバクテリア、海藻、ホヤ等も知られているが、1886年、A.J.Brownが、ある種の酢酸菌が炭水化物を含む培地にセルロース膜を形成することを報告して以来、この系は生合成モデルとして注目され、研究が行われてきた。その結果、酢酸菌が生産するバクテリアセルロースは、純粋なセルロースとして菌体外に排出され、その形状としては幅数十nmのリボン状微細繊維が網目構造が形成していることが観察されるとともに、パルプ繊維に比較して極端に細いことが明らかにされた。また、その特徴としては、微細な構造を有すること、セルロースとして純度が高いこと、ヤング率が高いこと、生分解性が高いこと等も知られている。その利用は主に高付加価値製品に限定されている。例えば、特開昭59-120159号に開示されている医療用パッド、特開昭61-281800号に開示されている音響用振動板、特開昭62-36467号に開示されている高力学強度成形材料等に詳しく記載されている如くである。

産業上の利用分野



本発明はバクテリアセルロース有機ゲル(以下、「バクテリアセルロースオルガノゲル」とも記載する。)、及びそれを利用したリチウムイオン導電性材料、その製造方法、及びそれを用いたリチウムイオン電池に関する。また本発明は、バクテリアセルロースエアロゲル、その製造方法、及びそれを用いた新規複合材料とその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
バクテリアセルロース産生菌を、無機材料及び/又は有機材料が添加された培養培地中で培養して、前記無機材料及び/又は有機材料を取り込ませたバクテリアセルロース複合材料であって、
前記無機材料及び/又は有機材料が、カーボンナノチューブ及び/又はポリビニルアルコールであるバクテリアセルロース複合材料

【請求項2】
バクテリアセルロース産生菌を、無機材料及び/又は有機材料が添加された培養培地中で培養する、前記無機材料及び/又は有機材料を取り込ませたバクテリアセルロース複合材料の製造方法であって、
前記無機材料及び/又は有機材料が、カーボンナノチューブ及び/又はポリビニルアルコールであるバクテリアセルロース複合材料の製造方法

【請求項3】
培養培地において、炭素源として、グルコース、マンニトール、スクロース、マルトース、澱粉加水分解物、糖蜜、エタノール、酢酸、クエン酸が使用され、窒素源として、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等のアンモニウム塩、硝酸塩、尿素、ポリペプトンが使用され、無機塩類として、リン酸塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩が使用され、有機微量栄養素として、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、核酸、カザミノ酸、イーストエキストラクト、大豆蛋白加水分解物が使用される、請求項記載の製造方法。

【請求項4】
培養培地が、グルコース、ポリペプトン、イーストエクストラクト、マンニトールを含有する、請求項又は記載の方法。

【請求項5】
バクテリアセルロース産生菌が、アセトバクター属、グルコノバクター属、アグロバクテリウム属、シュードモナス属等に属する細菌である、請求項からまでのいずれか1項記載の方法。

【請求項6】
バクテリアセルロース産生菌が、アセトバクターキシリナムである、請求項からまでのいずれか1項記載の方法。
産業区分
  • 液体燃料・油脂
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012039585thum.jpg
出願権利状態 登録
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