Details of the Researcher

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Kohei Shimokawa
Section
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences
Job title
Assistant Professor
Degree

  • 博士（工学）（東北大学）

  • 修士（工学）（京都大学）

e-Rad No.
30876719

Research History 6

  • 2023/07 - Present
    University of Cambridge　Department of Engineering　Visiting Academic Fellow

  • 2020/04 - Present
    Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University　Assistant Professor

  • 2020/04 - Present
    Institute for Materials Research, Tohoku University　(Concurrent) Assistant Professor

  • 2023/07 - 2025/06
    JSPS Overseas Research Fellow

  • 2021/04 - 2023/03
    Visiting Researcher, National Institute for Materials Science

  • 2017/04 - 2020/03
    JSPS Research Fellow (DC1)

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Education 3

  • Tohoku University　Graduate School of Engineering (PhD)

    2017/04 - 2020/03

  • Kyoto University　Department of Materials Science and Engineering (MSc)

    2015/04 - 2017/03

  • Kyoto University　Undergraduate School of Engineering Science (BSc)

    2011/04 - 2015/03

Committee Memberships 2

  • 90th ECSJ Spring Meeting　Executive Committee

    2023/03 -

  • 48th Solid State Ionics Symposium　Executive Committee

    2022/12 -

Professional Memberships 3

  • Trinity College Postdoctoral Society

    2025 - Present

  • The Electrochemical Society of Japan

    2018 - Present

  • The Japan Institute of Metals and Materials

    2018 - Present

Research Areas 1

  • Nanotechnology/Materials / Energy chemistry /

Awards 6

  1. TOKIN Science and Technology Award

    2022/03

  2. Prominent Research Fellow of Tohoku University

    2022/02

  3. Poster Award

    2021/10　The 5th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics

  4. Materia Japan Award for Science and Technology

    2021/09

  5. Student Presentation Award

    2020/03　87th ECSJ Spring Meeting

  6. Poster Award

    2019/09　The 15th Seminar on Solid State Ionics

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Papers 18

  1. Distinguishing between Photothermal and Photoelectric Effects in Li-Ion Batteries Peer-reviewed

    Lifu Tan, Byung-Man Kim, Kohei Shimokawa, Su Jin Heo, Arvind Pujari, Michael De Volder

    ACS Electrochemistry　1　(6)　921-927　2025

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acselectrochem.4c00212 　

    ISSN： 2997-0571

    eISSN： 2997-0571

  2. Photobatteries: Prospects and fundamental limitations Peer-reviewed

    Arvind Pujari, Kohei Shimokawa, Michael De Volder

    Joule　9　(3)　101869　2025

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.joule.2025.101869 　

    ISSN： 2542-4351

  3. Securing cation vacancies to enable reversible Mg insertion/extraction in rocksalt oxides Peer-reviewed

    Tomoya Kawaguchi, Masaya Yasuda, Natsumi Nemoto, Kohei Shimokawa, Hongyi Li, Norihiko L. Okamoto, Tetsu Ichitsubo

    Journal of Materials Chemistry A　12　(15)　9088-9101　2024

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d3ta07942b 　

    ISSN： 2050-7488

    eISSN： 2050-7496

    More details Close

    Introducing and securing cation vacancies in a crystalline structure activates the disordered rocksalt oxide cathodes for rechargeable magnesium batteries. This strategy provides a new opportunity for novel cathode materials.

  4. Alkali Cation Additives Assisting Magnesium Cation Intercalation in Hollandite-Type Manganese Dioxide Cathodes Peer-reviewed

    Yue Qi, Hongyi Li, Kohei Shimokawa, Xiatong Ye, Tomoya Kawaguchi, Tetsu Ichitsubo

    The Journal of Physical Chemistry C　127　21271-21278　2023

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.3c03803 　

    ISSN： 1932-7447

    eISSN： 1932-7455

  5. Optimizing LiMn1.5M0.5O4 cathode materials for aqueous photo-rechargeable batteries Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Shogo Matsubara, Tomoya Kawaguchi, Akihiro Okamoto, Tetsu Ichitsubo

    Chemical Communications　59　(51)　7947-7950　2023

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d3cc01902k 　

    ISSN： 1359-7345

    eISSN： 1364-548X

    More details Close

    Stable photocharging has been demonstrated by applying an appropriate cation for spinel LiMn1.5M0.5O4. This work paves the way for designing spinel-oxide cathode materials to develop high-performance photo-rechargeable batteries.

  6. Mg–Zn–Mn Oxide Systems for a Rechargeable Mg-Battery Cathode Peer-reviewed

    Xiatong Ye, Kohei Shimokawa, Yuto Kezuka, Takuya Hatakeyama, Hongyi Li, Tetsu Ichitsubo

    The Journal of Physical Chemistry C　127　5210-5218　2023

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.2c09071 　

    ISSN： 1932-7447

    eISSN： 1932-7455

  7. Mg-ion storage materials based on MnO2 frameworks Invited Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Takuya Hatakeyama, Hongyi Li, Tetsu Ichitsubo

    Current Opinion in Electrochemistry　38　101209　2023

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.coelec.2023.101209 　

    ISSN： 2451-9103

  8. Biogenic Mn2O3 via the redox of Shewanella oneidensis MR-1 for peroxymonosulfate advanced oxidation Peer-reviewed

    Xizi Long, Hongrui Zhang, Xian Cao, Hui Wang, Kohei Shimokawa, Huimei Chi, Chengming Zhang, Akihiro Okamoto, Xianning Li

    Separation and Purification Technology　303　122144　2022

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.seppur.2022.122144 　

    ISSN： 1383-5866

  9. Light-induced Li extraction from LiMn2O4/TiO2 in a water-in-salt electrolyte for photo-rechargeable batteries Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Shogo Matsubara, Akihiro Okamoto, Tetsu Ichitsubo

    Chemical Communications　58　(69)　9634-9637　2022

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d2cc03362c 　

    ISSN： 1359-7345

    eISSN： 1364-548X

    More details Close

    Photocharging of spinel LiMn2O4 has been demonstrated by utilizing a water-in-salt electrolyte with an electron acceptor and TiO2 nanoparticles, which paves the way for developing high-potential cathode materials for photo-rechargeable batteries.

  10. Accelerated Kinetics Revealing Metastable Pathways of Magnesiation-Induced Transformations in MnO2 Polymorphs Peer-reviewed

    Takuya Hatakeyama, Hongyi Li, Norihiko L. Okamoto, Kohei Shimokawa, Tomoya Kawaguchi, Hiroshi Tanimura, Susumu Imashuku, Maximilian Fichtner, Tetsu Ichitsubo

    Chemistry of Materials　33　6983-6996　2021

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.chemmater.1c02011 　

    ISSN： 0897-4756

    eISSN： 1520-5002

  11. Electrochemically synthesized liquid-sulfur/sulfide composite materials for high-rate magnesium battery cathodes Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Takuya Furuhashi, Tomoya Kawaguchi, Won-Young Park, Takeshi Wada, Hajime Matsumoto, Hidemi Kato, Tetsu Ichitsubo

    Journal of Materials Chemistry A　9　(30)　16585-16593　2021

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d1ta03464b 　

    ISSN： 2050-7488

    eISSN： 2050-7496

    More details Close

    <p>Liquid S/sulfide composite cathodes can be spontaneously synthesized by electrochemically oxidizing sulfides, enabling high-rate magnesium rechargeable batteries.</p>

  12. Structure Design of Long‐Life Spinel‐Oxide Cathode Materials for Magnesium Rechargeable Batteries Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Taruto Atsumi, Norihiko L. Okamoto, Tomoya Kawaguchi, Susumu Imashuku, Kazuaki Wagatsuma, Masanobu Nakayama, Kiyoshi Kanamura, Tetsu Ichitsubo

    Advanced Materials　33　(7)　2007539　2021

    DOI： 10.1002/adma.202007539 　

    ISSN： 0935-9648

    eISSN： 1521-4095

  13. Spinel–rocksalt transition as a key cathode reaction toward high-energy-density magnesium rechargeable batteries Invited Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Tetsu Ichitsubo

    Current Opinion in Electrochemistry　21　93-99　2020

    DOI： 10.1016/j.coelec.2020.01.017 　

    ISSN： 2451-9103

  14. Electrochemical phase transformation accompanied with Mg extraction and insertion in a spinel MgMn2O4 cathode material Peer-reviewed

    Takuya Hatakeyama, Norihiko L. Okamoto, Kohei Shimokawa, Hongyi Li, Aiko Nakao, Yoshiharu Uchimoto, Hiroshi Tanimura, Tomoya Kawaguchi, Tetsu Ichitsubo

    Physical Chemistry Chemical Physics　21　(42)　23749-23757　2019

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/c9cp04461b 　

    ISSN： 1463-9076

    eISSN： 1463-9084

  15. Zinc-based spinel cathode materials for magnesium rechargeable batteries: toward the reversible spinel–rocksalt transition Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Taruto Atsumi, Maho Harada, Robyn E. Ward, Masanobu Nakayama, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Norihiko L. Okamoto, Kiyoshi Kanamura, Tetsu Ichitsubo

    Journal of Materials Chemistry A　7　(19)　12225-12235　2019

    Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/c9ta02281c 　

    ISSN： 2050-7488

    eISSN： 2050-7496

    More details Close

    <p>Stabilizing spinel structures with Zn preferring a tetrahedral environment significantly improves the reversibility of the spinel–rocksalt transition with Mg insertion/extraction.</p>

  16. Feasible transformation of MgCo2O4 from spinel to defect rocksalt structure under electron irradiation Peer-reviewed

    Norihiko L. Okamoto, Kohei Shimokawa, Hiroshi Tanimura, Tetsu Ichitsubo

    Scripta Materialia　167　26-30　2019

    Publisher: Elsevier

    DOI： 10.1016/j.scriptamat.2019.03.034 　

  17. Solvation-Structure Modification by Concentrating Mg(TFSA)2-MgCl2-Triglyme Ternary Electrolyte Peer-reviewed

    Kohei Shimokawa, Hajime Matsumoto, Tetsu Ichitsubo

    The Journal of Physical Chemistry Letters　9　(16)　4732-4737　2018

    Publisher: ACS Publications

    DOI： 10.1021/acs.jpclett.8b02209 　

  18. Intercalation and Push-Out Process with Spinel-to-Rocksalt Transition on Mg Insertion into Spinel Oxides in Magnesium Batteries Peer-reviewed

    Shinya Okamoto, Tetsu Ichitsubo, Tomoya Kawaguchi, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Shunsuke Yagi, Kohei Shimokawa, Natsumi Goto, Takayuki Doi, Eiichiro Matsubara

    Advanced Science　2　(8)　1500072　2015

    Publisher: Wiley Online Library

    DOI： 10.1002/advs.201500072 　

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Misc. 4

  1. 資源制約フリーを目指したマグネシウム蓄電池研究開発における現状と展開

    市坪哲, 下川航平, 李弘毅

    金属　94　(5)　40-49　2024/05

  2. Overview of the Development of Spinel Cathode Materials for Magnesium Rechargeable Batteries

    下川航平, 岡本範彦, 市坪哲

    セラミックス　56　(5)　331-336　2021/05

    ISSN： 0009-031X

  3. Fundamental Study towards Development of Energy Storage Devices Utilizing Multivalent Cations

    Hongyi Li, Kohei Shimokawa, Norihiko L. Okamoto, Tetsu Ichitsubo

    Materia Japan　59　(8)　413-421　2020/08

    Publisher: Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/materia.59.413 　

    ISSN： 1340-2625

    eISSN： 1884-5843

  4. Rocking‐chair type Mg‐Li dual‐salt battery: Study on electrode materials with ionic liquid

    市坪哲, 李弘毅, 下川航平, 八木俊介, 松原英一郎

    溶融塩および高温化学　60　(1)　16-22　2017/01

    Publisher: 電気化学会溶融塩委員会

    ISSN： 0916-1589

Books and Other Publications 1

  1. 次世代二次電池の開発動向

    下川航平, 市坪哲

    シーエムシー出版　2023/04

Presentations 49

  1. Materials Design Guidelines for Light-Rechargeable Photobatteries

    K. Shimokawa, A. Pujari, B.-M. Kim, M. De Volder

    2025 MRS Fall Meeting & Exhibit　2025/12

  2. Fundamental Design Principles for Photobatteries

    K. Shimokawa, A. Pujari, B.-M. Kim, M. De Volder

    76th Annual Meeting of ISE　2025/09

  3. アルミニウムおよびマグネシウムを用いた蓄電池用電極材料の開発状況

    市坪 哲, 李 弘毅, 下川 航平

    軽金属学会第147回秋期大会　2024/11

  4. Challenges on Developing Room-Temperature Rechargeable Magnesium Batteries with Oxide Cathodes International-presentation

    T. Ichitsubo, H. Li, K. Shimokawa, X. Ye

    PRiME 2024　2024/10

  5. Defect Rocksalt Oxides as Cathodes for Rechargeable Magnesium Batteries International-presentation

    T. Kawaguchi, M. Yasuda, N. Nemoto, K. Shimokawa, H. Li, N. L. Okamoto, T. Ichitsubo

    PRiME 2024　2024/10

  6. Light-Induced Charging of LiMn2O4-Based Cathode Materials for Aqueous Photobatteries International-presentation

    K. Shimokawa, S. Matsubara, T. Kawaguchi, A. Okamoto, T. Ichitsubo

    75th Annual Meeting of ISE　2024/08

  7. ニューラルネットワーク力場によるスピネル正極材料におけるMgイオン拡散評価

    中原 陸, 相津 新, 堀部 元貴, 横山 弓夏, 谷端 直人, 武田 はやみ, 中山 将伸, 下川 航平, 市坪 哲

    日本セラミック協会東海支部学術研究発表会　2023/12

  8. Development of MnO2-based Cathode Materials for Rechargeable Magnesium Batteries

    X. Ye, H. Li, K. Shimokawa, T. Hatakeyama, T. Ichitsubo

    74th Annual ISE Meeting　2023/09

  9. ハイエントロピー酸化物を用いた蓄電池正極材料

    河口 智也, 安田 優哉, 根本 菜摘, 下川 航平, 李 弘毅, 岡本 範彦, 市坪 哲

    電気化学会第90回大会　2023/03

  10. Small Batteries Hidden in Nature

    K. Shimokawa

    FRIS/TI-FRIS Hub Meeting　2023/03

  11. Microbial Extracellular Electron Transport to Intercalating Spinel-Structured Manganese Oxides Nano Particles Enables Scalable Lithium Recovery from Seawater

    K. Shimokawa, D. M. Pham, X. Long, A. Okamoto

    WPI-MANA International Symposium 2022　2022/12

  12. 光照射で駆動するスピネル型酸化物からのリチウムイオン脱離挙動

    下川 航平, 松原 翔吾, 岡本 章玄, 市坪 哲

    第48回 固体イオニクス討論会　2022/12

  13. Structure Design of Spinel-Oxide Cathode Materials for Developing Next-Generation Batteries Invited

    K. Shimokawa, T. Ichitsubo

    電気化学会 東北支部・東海支部合同シンポジウム　2022/11

  14. Examining Electrolyte Compatibility on Polymorphic MnO2 Cathodes for Room Temperature Rechargeable Magnesium Batteries

    X. Ye, H. Li, T. Hatakeyama, K. Shimokawa, N. L. Okamoto, T. Ichitsubo

    The 6th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics　2022/10

  15. マグネシウム蓄電池向けスピネル型正極材料の概況と今後の展望

    毛塚 有飛, 畠山 拓也, 下川 航平, 李 弘毅, 河口 智也, 岡本 範彦, 市坪 哲

    第20回 日本金属学会東北支部研究発表大会　2021/12

  16. How to Design High-Performance Spinel-Oxide Cathode Materials for Next-Generation Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, T. Ichitsubo

    The 5th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics　2021/10

  17. A Defect Spinel Cathode Material for Long-Life and High-Energy-Density Magnesium Rechargeable Batteries International-presentation

    K. Shimokawa, T. Atsumi, N. L. Okamoto, T. Kawaguchi, M. Nakayama, K. Kanamura, T. Ichitsubo

    239th ECS Meeting　2021/05

  18. 高出力Mg蓄電池を目指した液体S/FeS2複合正極のその場合成

    古橋卓弥, 下川航平, 河口智也, 和田武, 加藤秀実, 市坪哲

    電気化学会東北支部 第51回セミコンファレンス・第33回若手の会　2020/12

  19. 高出力Mg蓄電池を目指した液体S/FeS2複合正極材料の開発

    古橋卓弥, 下川航平, 河口智也, 和田武, 加藤秀美, 市坪哲

    第139回金属材料研究所講演会　2020/11

  20. Towards development of rechargeable storage batteries using Mg cations

    T. Ichitsubo, K. Shimokawa, H. Li, N. L. Okamoto

    3rd International Symposium on Magnesium Batteries　2020/09

  21. 欠陥スピネル型構造に着目した高サイクル特性を有する新規Mg蓄電池正極材料の開発

    下川 航平, 河口 智也, 谷村 洋, 岡本 範彦, 市坪 哲

    電気化学会第87回大会　2020/03

  22. Electrochemical phase transformation accompanied with Mg extraction and insertion in a spinel MgMn2O4 cathode material

    T. Hatakeyama, N. L. Okamoto, K. Shimokawa, H. Li, A. Nakao, Y. Uchimoto, H. Tanimura, T. Kawaguchi, T. Ichitsubo

    The 3rd Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics　2020/02

  23. A computational study on diffusion of divalent ions in spinel-type cathodes materials for Mg ion batteries

    T. Atsumi, K. Shimokawa, M. Harada, M. Nakayama, T. Ichitsubo

    Materials Research Meeting 2019　2019/12

  24. Electrochemical phase transformation accompanied by Mg extraction and insertion in spinel MgMn2O4 cathode material

    T. Hatakeyama, N. L. Okamoto, K. Shimokawa, H. Li, A. Nakao, Y. Uchimoto, H. Tanimura, T. Kawaguchi, T. Ichitsubo

    Summit of Materials Science 2019　2019/11

  25. Electrochemical phase transformation accompanied with Mg extraction and insertion in spinel MgMn2O4 cathode material

    T. Hatakeyama, N. L. Okamoto, K. Shimokawa, H. Li, A. Nakao, Y. Uchimoto, H. Tanimura, T. Kawaguchi, T. Ichitsubo

    The 2nd Symposium on Internatinal Joint Graduate Program in Materials Science　2019/11

  26. Zinc-Based Spinel-Oxide Materials for Magnesium Rechargeable Batteries: Toward the Reversible Spinel–Rocksalt Transition

    K. Shimokawa, T. Ichitsubo

    The 2nd Symposium on Internatinal Joint Graduate Program in Materials Science　2019/11

  27. 欠陥スピネル型酸化物に着目した新規Mg蓄電池正極材料の開発

    下川 航平, 河口 智也, 谷村 洋, 岡本 範彦, 市坪 哲

    第45回 固体イオニクス討論会　2019/11

  28. 汎用金属で高性能電池を創る！―マグネシウムイオンを利用した蓄電デバイス研究―

    市坪 哲, 下川 航平, 李 弘毅, 岡本 範彦

    日本化学会秋季事業 第9回 CSJ化学フェスタ2019　2019/10

  29. Mg蓄電池正極MgMn2O4のMg脱挿入挙動

    畠山 拓也, 下川 航平, 李 弘毅, 中尾 愛子, 内本 喜晴, 岡本 範彦, 市坪 哲

    日本金属学会 2019年秋期大会（第165回）　2019/09

  30. Future Battery Systems Using Multivalent-Ion Carrier Towards Safety and High-Energy Density Storage

    T. Ichitsubo, K. Shimokawa, H. Li, N. L. Okamoto

    第20回 KIM-JIMシンポジウム　2019/09

  31. 高性能Mg蓄電池を目指したスピネル型酸化物正極の設計指針の構築

    下川 航平, 中山 将伸, 熊谷 悠, 大場 史康, 岡本 範彦, 金村 聖志, 市坪 哲

    日本金属学会 2019年秋期大会（第165回）　2019/09

  32. 高サイクル特性と高エネルギー密度を両立するMg蓄電池用スピネル型正極材料の開発

    下川 航平, 岡本 範彦, 市坪 哲

    第15回 固体イオニクスセミナー　2019/09

  33. Zn-based Spinel-Oxide Materials Showing Reversible Spinel–Rocksalt Transition for High-Energy-Density Magnesium Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, M. Nakayama, Y. Kumagai, F. Oba, N. L. Okamoto, K. Kanamura, T. Ichitsubo

    2019/08

  34. Design Guidelines for Spinel Cathode Materials Undergoing Spinel–Rocksalt Transition in Magnesium Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, M. Nakayama, Y. Kumagai, F. Oba, N. L. Okamoto, K. Kanamura, T. Ichitsubo

    Energy Storage and Industry 4.0　2019/07

  35. Observation of electrochemical phase transformation in spinel MgMn2O4 accompanied with Mg extraction and insertion

    T. Hatakeyama, K. Shimokawa, H. Li, A. Nakao, Y. Uchimoto, N. L. Okamoto, T. Ichitsubo

    2019 Joint Symposium on Material Science and Engineering for the 21st Century　2019/06

  36. スピネル型MgMn2O4における電気化学的Mg挿入/脱離

    畠山 拓也, 下川 航平, 李 弘毅, 中尾 愛子, 内本 喜晴, 岡本 範彦, 市坪 哲

    第137回 金属材料研究所講演会　2019/05

  37. マグネシウム蓄電池用スピネル型酸化物正極の設計指針の構築

    下川 航平, 岡本 範彦, 市坪 哲

    第137回 金属材料研究所講演会　2019/05

  38. スピネル型MgMn2O4における電気化学的Mg挿入脱離

    畠山 拓也, 下川 航平, 李 弘毅, 中尾 愛子, 内本 喜晴, 岡本 範彦, 市坪 哲

    電気化学会 第86回大会　2019/03

  39. Mg(TFSA)2-MgCl2/Triglyme電解液の溶媒和構造制御によるMg金属アノード溶解特性の向上

    下川 航平, 松本 一, 市坪 哲

    電気化学会 第86回大会　2019/03

  40. Feasibility of Electrochemical Mg extraction from MgMn2O4 Cathodes for Mg Rechargeable Batteries

    T. Hatakeyama, K. Shimokawa, H. Li, A. Nakao, Y. Uchimoto, N. L. Okamoto, T. Ichitsubo

    AiMES2018 / 234th ECS Meeting　2018/10

  41. Highly Concentrated Mg(TFSA)2–MgCl2–Triglyme Electrolytes Toward High Potential Mg Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, H. Matsumoto, T. Ichitsubo

    AiMES2018 / 234th ECS Meeting　2018/10

  42. Mg蓄電池正極MgMn2O4からの電気化学的Mg脱離

    畠山 拓也, 下川 航平, 李 弘毅, 内本 喜晴, 岡本 範彦, 市坪 哲

    日本金属学会 2018年秋期大会（第163回）　2018/09

  43. スピネル型酸化物を用いた中温作動型マグネシウム蓄電池の開発

    下川 航平, 金村 聖志, 市坪 哲

    日本金属学会 2018年秋期大会（第163回）　2018/09

  44. スピネル型酸化物正極を用いた高エネルギー密度マグネシウム蓄電池の開発

    下川 航平, 市坪 哲

    第14回 固体イオニクスセミナー（若手依頼講演）　2018/09

  45. Investigation into possible positive-electrode active materials for magnesium batteries

    J. Han, S. Yagi, K. Shimokawa, T. Ichitsubo

    RMW13　2018/03

  46. 水熱法を用いたマグネシウム二次電池用正極材料ZnCo2O4の合成と電気化学特性評価

    紺谷 昌司, 万代 俊彦, 下川 航平, 市坪 哲, 金村 聖志

    電気化学会 第85回大会　2018/03

  47. 中温作動型マグネシウム蓄電池の開発を目指した新規三元系溶媒和イオン液体の研究

    下川 航平, 市坪 哲

    第134回 金属材料研究所講演会　2017/11

  48. Magnesium-Free Spinel Oxides for Cathode Materials of Magnesium Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, T. Kawaguchi, Y. Kumagai, F. Oba, S. Yagi, T. Ichitsubo

    232nd ECS meeting　2017/10

  49. Spinel-to-Rocksalt Transition on Mg Insertion into Spinel-Oxide Cathodes in Magnesium Rechargeable Batteries

    K. Shimokawa, S. Okamoto, T. Kawaguchi, Y. Kumagai, F. Oba, S. Yagi, E. Matsubara, T. Ichitsubo

    PRiME 2016 / 230th ECS Meeting　2016/10

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Industrial Property Rights 4

  1. 非水電解質二次電池および非水電解質二次電池用の正極活物質

    市坪哲, 下川航平

    特許7510143

    Property Type: Patent

  2. 非水電解質二次電池、非水電解質二次電池用の正極活物質およびその製造方法

    市坪哲, 下川航平, 古橋卓弥

    特許7429417

    Property Type: Patent

  3. マルチウェルプレート、電気化学測定方法、測定装置、自動測定システム、及び、製造方法

    岡本章玄, 下川航平

    Property Type: Patent

  4. リチウム回収剤、リチウム回収方法、リチウム回収システム、リチウム含有マンガン酸化物の製造方法、及びリチウムイオン電池の正極活物質の製造方法

    岡本章玄, 下川航平

    Property Type: Patent

Research Projects 8

  1. Fandamental construction of a world woven by dual ions for metal-anode storage batteries

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    Institution: Tohoku University

    2023/04 - 2028/03

  2. 光充電を実現する蓄電池インターカレーション材料の欠陥構造設計の学理開拓

    下川 航平

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 若手研究

    2024/04 - 2026/03

  3. 第４世代放射光を用いた先進的X線解析によるハイエントロピー酸化物電極材料の開拓

    河口 智也, 下川 航平, 市坪 哲

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 国際共同研究強化(B)

    Institution: 東北大学

    2022/10 - 2026/03

  4. Developing Novel Photo-Rechargeable Batteries with Advanced Spinel Cathode Materials

    Kohei Shimokawa

    Category: JSPS Overseas Research Fellowships

    2023/07 - 2025/06

  5. デュアルイオン蓄電池に向けた新規ハイエントロピー酸化物正極の概念構築

    市坪 哲, 岡本 範彦, 河口 智也, 李 弘毅, 下川 航平, 田中 万也, 岡村 浩之

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 基盤研究(A)

    Institution: 東北大学

    2023/04 - 2024/03

  6. 高性能光蓄電池の構築を目指したスピネル型酸化物正極の光電気化学挙動の解明

    下川 航平

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 若手研究

    Institution: 東北大学

    2022/04 - 2024/03

  7. Establishing design guidelines for spinel-oxide cathodes toward photo-rechargeable batteries

    Shimokawa Kohei

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

    Institution: Tohoku University

    2020/09 - 2022/03

    More details Close

    In this work, we have investigated the feasibility of photo-rechargeable batteries (PRBs) with spinel-oxide cathode materials. Li extraction from spinel LiMn2O4 under illumination was demonstrated in a half-cell setup utilizing a photocatalyst and electron acceptor. Furthermore, the stability in photo-charging increased by changing the composition of spinel cathode materials. We have therefore succeeded to provide a fundamental guideline for developing PRBs.

  8. リチウムイオン電池を凌ぐ高エネルギー密度マグネシウム蓄電池の開発

    下川 航平

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 東北大学

    2017/04 - 2020/03

    More details Close

    本研究では，高エネルギー密度と高安全性を両立する，中温（80-200℃程度）作動型Mg蓄電池の実現を大きな目標として掲げ，それに向けたスピネル型正極材料および電解液の開発に取り組んでいる． 電解液の研究に関して本年度は主に，Mg(TFSA)2 (TFSA: bistrifluoromethanesulfonilamide)と MgCl2の2つの塩をTriglyme (G3) 溶媒中に溶解させた電解液における，高濃度化による Mg イオンの溶媒和構造の変化と，それに伴うMg 電析・溶解挙動の向上のメカニズム解明に取り組んだ．ラマン分光の結果から，高濃度Mg(TFSA)2-MgCl2/G3溶液中では，Mg(TFSA)2とMgCl2がそれぞれのアニオンを交換するような反応を起こし，さらにMgとG3が1:1で溶媒和することで，TFSA-Mg(G3)-Clと表されるような溶媒和構造となることが示唆された．またこのような希薄溶液とは異なる溶媒和構造が実現されることで，希薄溶液では問題となるMg金属負極の不動態化が抑制されることを明らかにした． 正極の研究に関して本年度は主に，従来のスピネル型酸化物正極の問題点である顕著なサイクル劣化を抑制するための，組成の設計指針の確立を試みた．特に，Mgの挿入に伴う「スピネル→岩塩」相転移では，スピネル型構造酸化物中の4面体サイト(8a)を占めるカチオンの8面体サイト(16c)への移動を伴うことから，構造変化の可逆性の向上のためには4面体サイトを占めているカチオンの配位選好性を考慮する必要があると考え，これについて調査した．具体的には，4面体配位を好むZnをベースとする組成では充放電時の構造変化の可逆性が向上することを示し，さらに格子定数を適切に制御することで，従来の問題点であるサイクル劣化を優位に抑制できることを明らかにした．

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Social Activities 3

  1. Cambridge Festival 2025

    2025/03/22 -

  2. ILASコロキウム2022

    2022/11/15 -

  3. 片平まつり2021

    2021/10/09 -

Media Coverage 3

  1. ”脱リチウム”電池時代到来 エネルギー密度10倍も視野に（内 pp75-76）

    日経エレクトロニクス

    2022/04

    Type: Newspaper, magazine

  2. Mg蓄電池 正極材開発に力

    化学工業日報　7面

    2021/08/27

    Type: Newspaper, magazine

  3. 東北大学研究グループ、Mg蓄電池高性能化へ新たな指針

    日刊自動車新聞　裏1面

    2021/01/25

    Type: Newspaper, magazine