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稲田 亮史(いなだ りょうじ)

所属 電気・電子情報工学系
兼務 未来ビークルシティリサーチセンター
職名 准教授
専門分野 エネルギー変換工学 / 電気・電子材料工学 / 非破壊計測
学位 博士(工学)(豊橋技術科学大学)
所属学会 電気学会 / 応用物理学会 / 電気化学会 / 日本セラミックス協会 / 低温工学・超電導学会 / MRS (USA)
E-mail inada@ee
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://www.cec.ee.tut.ac.jp/
研究者情報リンク 研究者情報

研究紹介

資源エネルギー・地球環境問題の一体的解決と,ユビキタスネットワーク・クリーンエネルギー社会を支える基盤技術の一つとして,低環境負荷・高エネルギー密度かつ安全・長寿命な高性能二次電池の開発に大きな期待が寄せられています。当研究室では,リチウムイオン電池を始めとするエネルギー変換デバイスの高安全化・低コスト化・高性能化・高信頼化を目的として,以下のテーマを中心に研究を進めています。
(1)酸化物系全固体リチウムイオン電池に関する研究
(2)高安全リチウムイオン電池用負極材料に関する研究
(3)電池に関する新しい非破壊計測技術の研究

テーマ1:酸化物系全固体リチウムイオン電池に関する研究

概要
酸化物固体電解質上に常温形成した薄膜電極(左)の充放電特性

現行リチウムイオン電池に使用されている可燃性の有機電解液を,不燃性で流動性を持たない固体電解質(固体のリチウムイオン伝導体)で置き換えた全固体リチウムイオン電池は,高エネルギー密度化と高い安全性を同時に達成し得る究極の電池であり,その実現に大きな期待が寄せられていますが,高いリチウムイオン伝導性と化学的・電気化学的安定性を備えた固体電解質材料の開発や,電極-固体電解質間での良好な反応界面の形成が克服すべき課題とされています。本研究では,全固体電池のキーマテリアルとなる酸化物固体電解質材料の高特性化と併せて,常温成膜技術(エアロゾルデポジション(AD)法)を利用した酸化物系全固体電池の作製プロセス確立に向けた研究に取り組んでいます。

主な業績

(1) R. Inada, T. Okada, A. Bando, T. Tojo, Y. Sakurai, Properties of garnet-type Li6La3ZrTaO12 solid electrolyte films fabricated by aerosol deposition method, Progress in Natural Science: Materials International 27, 2017, 350-355.
doi: 10.1016/j.pnsc.2017.06.002
(2) R. Inada, S. Yasuda, M. Tojo, K. Tsuritani, T. Tojo, Y. Sakurai, Development of lithium stuffed garnet-type oxide solid electrolytes with high ionic conductivity for application to all-solid-state batteries, Frontiers in Energy Research 4:28, 2016.
doi: 10.3389/fenrg.2016.00028
(3) K. Kimura, K. Wagatsuma, T. Tojo, R. Inada, Y. Sakurai, Effect of composition on lithium-ion conductivity for perovskite-type lithium-strontium-tantalum-zirconium-oxide solid electrolytes, Ceramics International 42, 2016, 5546-5552.
doi: 10.1016/j.ceramint.2015.12.133
(4) R. Inada, K. Ishida, M. Tojo, T. Okada, T. Tojo, Y. Sakurai, Properties of aerosol deposited NASICON-type Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 solid electrolyte thin films, Ceramics International 41, 2015, 11136-11142.
doi: 10.1016/j.ceramint.2015.05.062
(5) R. Inada, K. Kusakabe, T. Tanaka, S. Kudo, Y. Sakurai, Synthesis and properties of Al-free Li7-xLa3Zr2-xTaxO12 garnet related oxides, Solid State Ionics 262, 2014, 568-572.
doi: 10.1016/j.ssi.2013.09.008

キーワード

全固体電池,酸化物固体電解質,エアロゾルデポジション法

テーマ2:高安全リチウムイオン電池用負極材料に関する研究

概要
酸化物負極材料の結晶構造と充放電特性

現行リチウムイオン電池の負極に広く使用されているグラファイトはリチウム基準で0.3V近傍と卑な作動電位を有し,電池の高電圧化および高エネルギー密度化を実現する上で重要な役割を担っていますが,低電位で作動するが故に過充電時に電極上での金属リチウム析出の危険性があり,安全性の面で課題があります。グラファイトに替わる高安全・長寿命負極材料として,1.5V付近(リチウム基準)に作動電位を持つチタン酸リチウムLi4Ti5O12が実用に至っていますが,充放電容量密度(単位重量当たり)が低く,電池の高エネルギー密度化の観点で課題があります。本研究では,先述の全固体電池用材料としての使用も視野に入れ,高安全・長寿命化と高エネルギー密度化を同時に達成し得る負極材料に関する研究に取り組んでいます。

主な業績

(1) K. Narumi, T. Mori, R. Kumasaka, T. Tojo, R. Inada, Y. Sakurai, Syntheis and properties of Li3VO4-carbon composite as negative electrode for lithium-ion battery, AIP Conference Proceedings 1865, 2017, 060004.
doi: 10.1063/1.4993380
(2) T. Takashima, T. Tojo, R. Inada, Y. Sakurai, Characterization of mixed titanium-niobium oxide Ti2Nb10O29 annealed in vacuum as anode material for lithium-ion battery, Journal of Power Sources 276, 2015, 113-119.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.11.109
(3) R. Inada, K. Shibukawa, C. Masada, Y. Nakanishi, Y. Sakurai, Characterization of as-deposited Li4Ti5O12 thin film electrode prepared by aerosol deposition method, Journal of Power Sources 253, 2014, 181-186.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.12.084

キーワード

高安全負極材料,チタン酸リチウム,チタンーニオブ複酸化物

テーマ3:電池に関する新しい非破壊計測技術の研究

概要
LiCoO2塗布電極中に混入した鉄単粒子(~0.1mm)の発生磁界測定例

リチウムイオン電池はより大型化する方向で用途展開が進みつつありますが,一方でその高エネルギー密度性故に,不具合が発生した場合には発火・破裂に至る危険性があり,その安全性が社会問題化しています。電池の安全性・信頼性向上には,電池材料・構造面での改良だけでなく,電池不具合を未然に検知する新規計測技術の開発が強く望まれています。私達はこれまで,各種電気・電子材料(金属,超伝導材料,等)が有する特異な磁気特性を活用した非破壊計測技術の研究を進めてきました。本研究では,これまでの研究で培った知見・技術を基盤として,電池製造段階での不具合発生リスク解消に向けた金属異物混入検知等を非破壊で行う新規計測技術の開発に向けた基礎研究に取り組んでいます。

主な業績

(1) AbdulAzim Jais,稲田亮史,櫻井庸司,走査ホール素子磁気顕微鏡によるリチウムイオン電池用電極中の混入金属異物の検出,平成24年電気関係学会東海支部連合大会, 2012, H2-9.
(2) T. Makihara, R. Inada, A. Oota, S. Sakamoto, C.S. Li, P.X. Zhang, Evaluation of self-field distributions for Bi2223 tapes with oxide barriers carrying DC transport current, IEEE Trans. Appl. Supercond. 21, 2011, 2820-2823.
doi: 10.1109/TASC.2010.2091241
(3) R. Inada, S. Baba, R. Ohtsu, T. Makihara, S. Sakamoto, A. Oota, Longitudinal uniformity of commercial Bi2223 tapes characterized by scanning Hall-probe microscopy, IEEE Trans. Appl. Supercond. 21, 2011, 2816-2819.
doi: 10.1109/TASC.2010.2091615

キーワード

非破壊磁気計測,金属異物混入検知,磁気センサ

担当授業科目名(科目コード)

電気機械工学Ⅱ(B12530070),電力工学Ⅱ(B12620050),エネルギー変換学(M22622020),先端電気システム特論Ⅱ(D32030040),Advanced Electrical Systems 2(D52030040),Electrical Technology and Materials 2(M42630190)

その他(受賞、学会役員等)

その他の研究テーマ・主な業績
パワーデバイス用低損失高温酸化物超電導線材の高性能化に関する研究
稲田亮史,奥村康裕,大津良介,太田昭男,酸化物バリアを導入した銀シースBi2223線材の作製と評価 -交流垂直横磁界下における低交流損失化-,低温工学 49(2), 2014, 62-68.
doi: 10.2221/jcsj.49.62

受賞歴
◆平成7(1995)年3月 平成6年度電気・情報関連学科優秀卒業生(呉工業高等専門学校電気工学科)表彰
◆平成12(2000)5月 2000年度低温工学協会優良発表賞 低温工学協会
◆平成20(2008)1月 平成19年度電気学会優秀論文発表賞B賞 電気学会
◆平成22(2010)年9月 Excellent Paper Award for Young Scientists The 11th IUMRS International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2010)

学会役員等
2010-2011 平成24年度電気関係学会東海支部連合大会現地実行委員会 現地実行委員
2012 平成25年電気学会全国大会実行委員会 実行委員
2012 平成25年度Next30産学フォーラムコアメンバー
2014-2015 平成26-27年度電気学会東海支部活動推進員
2015 第56回電池討論会 実行委員
2015 The 3rd International Conference of Global Network for Innovative Technology (3rd IGNITE 2016) Technical Commitee Member
2017 内閣府上席科学技術政策フェロー


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