2021年10月1日

2021年度 JST-CREST「自在配列システム」に採択されました。

課題名：「固液電気化学相界面の多階層構造制御」

研究概要：

(1)多元素化、複合化によってもたらされる『配置エントロピーの増大による準安定相界面の活用』と、(2)液晶性高分子の動的連続体媒体としての特徴や多分子性、配向制御によりもたらされる『安定化された異方的ポテンシャルや階層構造の周期性が連続的に変化する動的な連続体媒体の活用』を指導原理とする、エネルギーランドスケープを制御した多階固液電気化学相界面の形成と、その相間イオン拡散のダイナミクス制御に取り組みます。 

本プロジェクトは，古山通久教授＠信州大学，長尾祐樹教授＠JAISTとの共同研究になります。

2025年2月28日

2025年度 科学研究費補助金 基盤研究 (A) 

課題名：「ハイエントロピー固固界面イオニクスの学理構築」

研究概要：

固体電解質のイオン伝導度は構成元素，組成，原子配列，結晶構造により最適化される。結晶構造の崩壊や原子配列の乱れを伴う固固界面領域では，バルク領域と比べて伝導度は2桁以上低下する。また，イオン拡散を伴う動的固固界面では，イオン濃度の変調等により，抵抗層が継続的に生成し，最終的にイオン伝導は絶縁される。本研究では，多元素ハイエントロピー効果による固固界面イオニクスの自在制御を主眼に置き，革新的固体電解質の開発と高速イオン輸送固固界面形成のための指導原理構築を目的とする。多元素置換ガーネット型固体電解質をモデル材料とし，電子顕微鏡や量子ビームを駆使した先端界面計測，大規模界面シミュレーションにより蓄積したデータから，構成元素の歪場とその空間変動(平均原子変位)を用いて固固界面イオン輸送特性を記述することで，ハイエントロピー固固界面イオニクスの理論体系を構築する。 

本プロジェクトは，古山通久教授＠信州大学，須田耕平博士＠名古屋大学との共同研究になります。

2024年12月26日

2024年度「新エネルギー等のシーズ発掘・事業化に向けた技術研究開発事業」フェーズC

課題名：「次世代蓄電池の容量を従来比30％向上シリコン系負極用ポリイミドバインダーの実用化」

研究概要：

Si負極は電池高容量化に有効だが充放電によるSi膨張収縮に起因する寿命劣化課題があった。本事業では、当社固有の「低温イミド化、機能性付与の可溶性ポリイミド合成技術」を基に、現行電池製造設備（160℃以下）においてもSi膨張・収縮を抑制する高強度バインダーを開発し、導電性を有しないSi負極の導電ネットワーク強化、電池試作でSi系負極材における300回超（容量保持：80％以上）のサイクル寿命を実証する。設備、他材料変更なく適用可能なバインダー製品化により、次世代電池の実用化と電池産業の高度化に寄与する。

本プロジェクトは，ウィンゴーテクノロジー株式会社との共同研究になります。

2023年9月21日

2023年度 科学研究費補助金  国際共同研究加速基金（海外連携研究）

課題名：「複合アニオン化による電解液/電極界面のイオン拡散ダイナミクスの能動的制御」

研究概要：

安全性，耐久性，過酷な温度域においても急速充電受入性能をそなえ，あらゆる環境でもハイパワーを実現する，高エネルギー密度型リチウムイオン二次電池の実現に有効な電極活物質粒子の表面加工技術として「複合アニオン化技術」を提案してきた。リチウムイオン電池の限界性能の実現を阻む損失の多くは固体電解質界面層であり，その構造制御技術の開発は極めて重要である。本研究では，複合アニオン化により，溶媒和イオンや電解液分子の特異吸着や吸着配向を制御し，所望の組成や厚さ，多孔質構造をもつ固体電解質界面層形成プロトコルを構築する。国際連携先の保有するオペランドマルチフィジックス計測技術により，未踏開拓領域であった，電場が印加された動的過程におけるイオン交換反応ダイナミクスと固体電解質界面層形成過程の理解を深めることで，従リチウムイオン電池の限界性能突破に資する固液電気化学相界面設計の指導原理の獲得を目指す。 

本プロジェクトは，Prof. Nicolas Louvain ＠モンペリエ国立高等化学大学院 シャルル・ジェラール研究所 との共同研究になります。

2025年8月18日

1. Y.  He, T. Chen, N. Zettsu, "Conductive 3D SW-/MW-CNTs Hybrid Frameworks for Ultra-High-Contented Prussian White Cathodes in Sodium-Ion Batteries", Materials Advances, 2025 accepted  [RSC] DOI: 10.1039/D5MA00698H 

2. N. Kawabe, Y. Nakata, S. Kashiki, S. Narumi, M. Nagamine, K. Nishikawa, N. Zettsu, "Low-Elasticity SW-/MW-CNT Hybrid Binder for Enhanced Cycling Stability in SiOx-Based Lithium-Ion Battery Anodes", ACS Applied Energy Materials, 2025, 8, 14, 10717–10728  [ACS] : DOI: 10.1021/acsaem.5c01494  [ACS]

3. R. Almeida Galvão, S. Nandy, C. Gu, T. Takata, T. Hisatomi, N. Zettsu, K. Domen, Kazunari "Enhancement of Z-scheme water splitting using photocatalyst sheets fabricated by simple filtration of long-wavelength visible-light-responsive non-oxides and carbon nanotubes", ACS Applied Energy Materials, 2025, 8, 2, 746–750  [ACS]  

2025年6月16日

電気化学会北海道支部-東海支部合同シンポジウムにて，柳さんが ベストプレゼンテーション賞 を受賞

「機械学習的アプローチによるガーネット型固体電解質のリチウムイオン伝導度に及ぼすLi/La/Zr サイト多元素置換効果  」

柳仙妹，寺岡努，福本浩，豊田直之，西村悠斗，山田康太郎，成實俊介，向田志保，是津信行   

研究概要：

当研究室では，ハイエントロピー効果を新機軸とする新たな固体電解質材料開発の中で，多元素置換による効果が粒界抵抗の低抵抗化と異相界面の化学的安定性の向上に効果があることを見出した。例えば，Zrサイトのみを多元素置換化合物において顕著な効果が見られ，Li/Laサイトを多元素置換した化合物ではバルク領域の伝導度の顕著な向上が認められた。本発表では，多元素置換ガーネット型固体電解質をモデル材料とし，多元素ハイエントロピー効果による固固界面イオニクスの自在制御を主眼に置いた，革新的固体電解質の開発に関する最新の取組内容について発表する。独自に作成した機械学習モデルにより，バルクや粒界におけるイオン伝導度，活性化エネルギーに対する各説明因子の寄与率を明らかにすることで，全イオン伝導度は世界最高レベルに到達した。

2025年1月27日

本田技研工業の副社長を歴任されたお二方と次世代電池に関して意見交換しました。

次世代電池としての全固体電池の可能性，ナトリウムイオン電池の開発状況，中国BYDの開発状況，欧州における「水素」の取組について意見交換してきました。入交氏は本田技研工業副社長退任後は，セガの社長を歴任され，「サクラ大戦」の製作総指揮，プロデューサー代表を担当されたことは有名な話。セガサターン世代としては，サクラ大戦開発秘話も聞きたかった。

2024年10月22日

セラミックス協会第37回秋季シンポジウムにて，阪田君が ベストプレゼンテーション賞 を受賞

「CNTバインダーとの複合化による高エネルギー密度型LiFePO4電極の開発  」

阪田 智哉，姜 柱昊，永峰 政幸，是津 信行   

研究概要：

リチウムイオン電池にはパワー型とエネルギー型があり，用途にあわせて使い分けている。パワーとエネルギーの両立は既存の電池技術では実現が難しいと言われてきた。本研究では，カーボンナノチューブ(CNT)を電池材料に分散・結合し，蜘蛛の巣状の導電ネットワークを形成する技術を開発した。CNTを導電助剤として電池材料に混合する技術は数多く報告されているが，複数種のCNTを同時に用い，活物質粒子単体だけではなく，活物質粒子間をCNTで結合することは本研究の独自性を特徴づけている。CNTを電極活物質と複合化し，蜘蛛の巣状にCNTを張り巡らせ，極板内には三次元的に均一広がったCNTネットワークを形成することで，三次元電子導電網の機能に加えて，バインダー機能が発現することを明らかにした。リン酸鉄リチウムLiFePO4(LFP)とCNTバインダーを複合化した電極をあらたに開発することで，LFP濃度を重量比を83％から98％にまで高濃度化した電極においても，高放電容量，高作動電圧化を実現した。試作したリチウムイオン電池のエネルギー密度は汎用的な電池と比べて最大で1.7倍高密度化した。

2024年2月6日

公益社団法人電気化学会より，2024年「功績賞」が永峰政幸特任教授に授与されました。おめでとうございます！ 電気化学会功績賞は，電気化学会正会員として永年にわたって学会活動を行い，かつ，電気化学および工業物理化学の進歩・発展に顕著な功績をあげた者に授与されます。

2024年1月30日

アメリカセラミックス学会の主催する 48th ICACC に参加し，是津教授が招待講演をおこないました。

SYMPOSIUM 6: Solid electrolytes for batteries I

「High-entropy solid electrolytes withgarnet framework」

　　                                                       Nobuyuki Zettsu

#ハイエントロピー酸化物

2024年1月22-23日

北川宏先生＠京都大学の環境省プロジェクトチームと是津CRESTチームの合同研究会を実施しました。

合成あり，解析あり，計算あり，計測法あり，アカデミックに濃密な議論ができた，充実した二日間でした。

ハイエントロピー合金ナノ粒子触媒 vs ハイエントロピー電池材料（酸化物）

北川環境相 PJ

「地域資源循環を通じた脱炭素化に向けた革新的触媒技術の開発・実証事業」 

#ハイエントロピー酸化物

2023年11月17日

北陸地区講演会と研究発表会 

2P014 

ニッケルマンガン酸リチウムの充放電反応機構に及ぼすハイエントロピー効果

（信州大学）○成實 俊介，永峰 政幸，是津 信行 

2P041 

SiOx負極/CNT バインダー複合電極の電気化学特性に及ぼすカルボジイミド架橋効果

（信州大学）○栢木 沙耶，河辺 奈津実，永峰 政幸，是津 信行 

2P042 

TiNb2O7 負極の充放電サイクル特性に及ぼす Ta 置換の影響 

（信州大学）○今井 駿，永峰 政幸，是津 信行  

#ハイエントロピー酸化物，#ナノカーボンバッテリー

2023年7月17日

東北大学総合地球環境学研究所 金本圭一朗 先生

「グローバルサプライチェーンを通じた都市，企業，家庭の環境影響評価」に関する研究

CO2排出量などの「環境負荷」といったデータ活用を通じて，特定国のサプライチェーンが生物多様性に及ぼす影響の視覚化に関する話をお伺いしました。 

『AuB（オーブ）』 鈴木啓太さん

腸内環境と健康　

Jリーグの浦和レッズや日本代表で活躍された，鈴木啓太さんが設立された『AuB（オーブ）』でおこなわれている，アスリートの腸内細菌の研究について話をお伺いました。  

#J3 長野パルセイロ，#ACNP

2023年10月3日

セラミックス協会第36回秋季シンポジウムにて，成實君が ベストプレゼンテーション賞 を受賞

「ニッケルマンガン酸リチウムの充放電反応機構に与える多元素置換効果 」

成實俊介・永峰政幸・是津信行  

研究概要：

ハイエントロピー酸化物は、新しいタイプの無機材料として、2020年あたりから注目を集めはじめています。私たちの研究グループでは、世界にさきがけて、リチウムイオン電池やナトリウムイオン電池の電極活物質のハイエントロピー化に着手してきました。これまでに、多用な構成原子間の非線形相互作用により、単純固溶則では実現できない、電気的、力学的、化学的、電気化学的機能が発現することを明らかにしてきました。多元素化にともなう副格子の乱雑性の導入を新機軸とする材料開発は、これまでの電池材料開発に大きな変化をもたらす可能性があります。

　充放電反応機構は活物質の電池特性を特徴づけます。大きく分けると、反応機構は二相共存反応および固溶体反応に分類されます。充放電反応における二相共存領域および固溶体反応領域を自在制御することは、電極活物質の性能設計の新しい戦略になると言えます。本研究では、充放電反応機構の自在制御を主眼においた、ハイエントロピーを新機軸とする活物質材料探索を目的としています。スピネル型ニッケルマンガン酸リチウムをモデル化合物として、Mnサイトに複数の金属元素を置換したLiNi0.5Mn1.4M0.1O4関連化合物を合成し、充放電反応機構及び電池特性に多元素置換効果について詳細に調査した結果を報告しました。ハイエントロピー効果によって、Li1-x中間組成が安定化されることを世界で初めて明らかにしました。 なお、本成果はJST-CREST「固液電気化学相界面の多階層構造制御」の助成を受けたものです 。 

2023年8月4日

今年も「ZTS」合同ゼミ開催しました。

田中秀樹先生，清水雅裕先生の研究グループと合同ゼミをおこないました。

全部で１５件のポスター発表があり，午前２時間と午後２時間の４時間の白熱した議論が繰り広げられました。

今年は卒業生も参加。夜は懇親会と，楽しいイベントでした。

2023年5月15日

2023 International Conference on Advanced Nano-Micro Materialsにて，

西村君が Silver Poster Award を受賞

「The Effects of Multiple Elemental Substitutions at Zr site on the Grain Boundary Resistance for Garnet-Li7La3Zr2O12 Solid Electrolyte」

Yuto Nishimura, Shun Imai, Masayuki Nagamine, Nobuyuki Zettsu 

研究概要：

本研究では、多元素化にともなう副格子の乱雑性の導入(ハイエントロピー化)による、高イオン伝導性の実現と粒界や異相界面構造の安定化による酸化物型全固体電池の高性能化に取組みました。結晶学的に等価なサイトに複数の元素を同時に導入することにより、固体電解質の結晶構造を維持したまま、原子配列を無秩序化し、格子ひずみや構造のゆがみに対応する柔軟性を高めることで、バルク領域と比較して、原子配列変化の小さな準安定粒界や異相界面を形成できることを明らかにしました。なお、本成果はNEDO官民による若手研究者発掘支援事業（共同研究フェーズ）、ならびにJST-CREST「固液電気化学相界面の多階層構造制御」、科学研究費補助金基盤研究(A)「17H01322」 の助成を受けたものです 。 

2023年5月15日

2023 International Conference on Advanced Nano-Micro Materialsにて，

脇本さんが Broze Poster Award を受賞

「Synthesis and Electrochemical Analysis of LiNi0.5Mn1.5O4-xFx with Different Local Symmetries」

Shiori Wakimoto, Yu Muraki, Masayuki Nagamine, Nobuyuki Zettsu 

研究概要：

本研究では、これまでに推進してきた置換するアニオン種の種類だけではなく、その局所配位構造 (trans-, cis-)の制御された複合アニオン化合物に材料探査範囲を拡張しました。2価の酸化物イオンを1価のフッ化物イオンで置換したことにより、電荷補償による遷移金属の酸化還元電位や、リチウム空孔の生成、アニオン種による結合性の変化から、局所的な格子空間の大きさや電解密度分布が変化することがわかりました。本成果はJST-CREST「固液電気化学相界面の多階層構造制御」、科学研究費補助金新学術領域研究「19H04693」 の助成を受けたものです。