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ホーム > 学部・大学院 > 教員紹介 > 電気・電子情報工学系 > 稲田 亮史(いなだ りょうじ)

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 / 電気化学
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(researchmap) 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や,安価・簡便でメンテナンスフリーな環境モニタリング技術の開発が今後益々重要となります。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貯蔵デバイスや,イオン伝導性固体(固体電解質)を利用したガスセンシングデバイスの高性能化に資する研究に取り組んでいます。

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厚膜電極の充放電特性

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,不燃性の固体電解質(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次世代型電池として期待されていますが,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-固体電解質間での界面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,電極-固体電解質間の固体間界面形成プロセスに関する研究に取り組んでいます。

主な業績

(1) H. Hosokawa, A. Takeda, R. Inada, Y. Sakurai, Tolerance for Li dendrite penetration in Ta-doped Li7La3Zr2O12 solid electrolytes sintered with Li2.3C0.7B0.3O3 additive, Materials Letters 279, 2020, 128481.
DOI: 10.1016/j.matlet.2020.128481
(2) R. Inada, K. Okuno, S. Kito, T. Tojo, Y. Sakurai, Properties of lithium trivanadate film electrodes formed on garnet-type oxide solid electrolyte by aerosol deposition, Materials 11(9), 2018, 1570.
DOI: 103390/ma11091570
(3) R. Inada, S. Yasuda, H. Hosokawa, M. Saito, T. Tojo, Y. Sakurai, Formation and stability of interface between garnet-type Ta-doped Li7La3Zr2O12 solid electrolyte and lithium metal electrode, Batteries 4(2), 2018, 26.
DOI: 10.3390/batteries4020026
(4) 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
(5) 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, 2016, 26.
DOI: 10.3389/fenrg.2016.00028
(6) 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
(7) 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

キーワード

全固体電池,酸化物固体電解質,電極複合体,エアロゾルデポジション法,共焼結プロセス

テーマ2:次世代型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0.2V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) T. Moritaka, Y. Yamashita, T. Tojo, R. Inaad, Y. Sakurai, Characterization of Sn4P3–carbon composite films for lithium-ion battery anode fabricated by aerosol deposition, Nanomaterials 9(7), 2019, 1032.
DOI: 10.3390/nano9071032
(2) T. Tojo, S. Kawashiri, T. Tsuda, M. Kadowaki, R. Inada, Y. Sakurai, Electrochemical performance of single Li4Ti5O12 particle for lithium-ion battery anode, Journal of Electroanalytical Chemistry 836, 2019, 24-29.
DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.01.061
(3) R. Inada, R. Kumasaka, S. Inabe, T. Tojo, Y. Sakurai, Li+ insertion/extraction properties for TiNb2O7 single particle characterized by a particle-current collector integrated microelectrode, Journal of The Electrochemical Society 166, 2019, A5157-A5162.
DOI: 10.1149/2.0241903jes
(4) R. Inada, T. Mori, R. Kumasaka, R. Ito, T. Tojo, Y. Sakurai, Characterization of vacuum-annealed TiNb2O7 as high potential anode material for lithium-ion battery, International Journal of Applied Ceramic Technology 16, 2019, 264-272.
DOI: 10.1111/ijac.13058
(5) 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
(6) 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
(7) 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,バナジウム酸リチウム,金属リン化物

テーマ3:酸化物系固体電解質を用いた環境ガスセンシングデバイスの研究

概要
ナトリウムイオン伝導性セラミックスを用いたCO2センシング

近年,環境汚染物質として関心の高いNOx, CO2, SOx等の含酸素系ガスの検出技術の開発が様々な分野で求められています。固体電解質(イオン伝導性セラミックス)と被検ガスが関与する電気化学セルは,構成材料の選択により,室温~1000℃の幅広い温度域において作動するセンシングデバイスとしての応用が期待できます。本研究では,全固体電池の研究で検討してきた酸化物系固体電解質材料に着目し,安価・小型軽量・簡便・メンテナンスフリーで連続計測が可能な環境ガスセンシングデバイスへの応用に向けた基礎検討を進めています。

主な業績

(1) A. Itaya, K. Yamamoto, R. Inada, Y. Sakurai, Effect of excess Na contents in precursor on the property of Na2Zn2TeO6 ceramic solid electrolyte, Materials Letters 284, 2021, 128941.
DOI: 10.1016/j.matlet.2020.128941
(2) 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
(3) 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.2014.04.005
(4) R. Inada, K. Kimura, K. Kusakabe, T. Tojo, Y. Sakurai, Synthesis and lithium-ion conductivity for perovskite-type Li3/8Sr7/16Ta3/4Zr1/4O3 solid electrolyte by powder-bed sintering, Solid State Ionics 261, 2014, 95-99.
DOI: 10.1016/j.ssi.2013.09.008

キーワード

固体電解質,セラミックス,ガスセンシング

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),機能電気システム論(M22622010)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)

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 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 内閣府政策統括官(科学技術・イノベーション担当)付参事官付 上席科学技術政策フェロー
2018-2020 Guest Editor for Special Issue "Oxide-based All-solid-state Lithium-ion Batteries" in Materials, MDPI
2019 カルガリー大学理学部化学科 客員教授
2019-2020 電気化学会第87回大会実行委員会 実行委員
2019-2020 第61回電池討論会実行委員会 実行委員
2020-2021 電気学会東海支部活動推進員


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