研究者詳細

顔写真

シモカワ　コウヘイ
下川　航平
Kohei Shimokawa
所属
高等研究機構学際科学フロンティア研究所　新領域創成研究部学際応用研究分野　物質材料・エネルギー研究領域
職名
助教
学位

  • 博士（工学）（東北大学）

  • 修士（工学）（京都大学）

e-Rad 研究者番号
30876719

経歴 6

  • 2023年7月 ～ 継続中
    ケンブリッジ大学　Department of Engineering　Visiting Academic Fellow

  • 2020年4月 ～ 継続中
    東北大学 学際科学フロンティア研究所　新領域創成研究部　助教

  • 2020年4月 ～ 継続中
    東北大学 金属材料研究所　先端・萌芽研究部門　助教（兼務）

  • 2023年7月 ～ 2025年6月
    日本学術振興会 海外特別研究員

  • 2021年4月 ～ 2023年3月
    物質・材料研究機構（NIMS） 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 客員研究者

  • 2017年4月 ～ 2020年3月
    日本学術振興会 特別研究員（DC1）

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学歴 3

  • 東北大学　工学研究科　金属フロンティア工学専攻（博士課程）

    2017年4月 ～ 2020年3月

  • 京都大学　工学研究科　材料工学専攻（修士課程）

    2015年4月 ～ 2017年3月

  • 京都大学　工学部　物理工学科

    2011年4月 ～ 2015年3月

委員歴 2

  • 電気化学会第90回⼤会　実⾏委員

    2023年3月 ～

  • 第48回固体イオニクス討論会　実行委員

    2022年12月 ～

所属学協会 3

  • Trinity College Postdoctoral Society

    2025年 ～ 継続中

  • 電気化学会

    2018年 ～ 継続中

  • 日本金属学会

    2018年 ～ 継続中

研究分野 1

  • ナノテク・材料 / エネルギー化学 /

受賞 6

  1. トーキン科学技術賞

    2022年3月　「高エネルギー密度マグネシウム蓄電池に道を拓くスピネル型酸化物正極材料の開発」

  2. 東北大学プロミネントリサーチフェロー（称号）

    2022年2月

  3. Poster Award

    2021年10月　(The 5th Symposium for the Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics)

  4. まてりあ論文賞

    2021年9月　日本金属学会　「多価カチオンを利用した新型蓄電デバイス開発に向けた基礎的研究」

  5. 優秀学生発表賞

    2020年3月　電気化学会 (第87回大会)

  6. 優秀ポスター賞

    2019年9月　日本固体イオニクス学会 (第15回固体イオニクスセミナー)

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論文 18

  1. Distinguishing between Photothermal and Photoelectric Effects in Li-Ion Batteries 査読有り

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

    ACS Electrochemistry　1　(6)　921-927　2025年

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acselectrochem.4c00212 　

    ISSN：2997-0571

    eISSN：2997-0571

  2. Photobatteries: Prospects and fundamental limitations 査読有り

    Arvind Pujari, Kohei Shimokawa, Michael De Volder

    Joule　9　(3)　101869　2025年

    出版者・発行元： 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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d3ta07942b 　

    ISSN：2050-7488

    eISSN：2050-7496

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    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 査読有り

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

    The Journal of Physical Chemistry C　127　21271-21278　2023年

    出版者・発行元： 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 査読有り

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

    Chemical Communications　59　(51)　7947-7950　2023年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d3cc01902k 　

    ISSN：1359-7345

    eISSN：1364-548X

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    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 査読有り

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

    The Journal of Physical Chemistry C　127　5210-5218　2023年

    出版者・発行元： 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 招待有り 査読有り

    Kohei Shimokawa, Takuya Hatakeyama, Hongyi Li, Tetsu Ichitsubo

    Current Opinion in Electrochemistry　38　101209　2023年

    出版者・発行元： 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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： 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 査読有り

    Kohei Shimokawa, Shogo Matsubara, Akihiro Okamoto, Tetsu Ichitsubo

    Chemical Communications　58　(69)　9634-9637　2022年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d2cc03362c 　

    ISSN：1359-7345

    eISSN：1364-548X

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    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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： 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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d1ta03464b 　

    ISSN：2050-7488

    eISSN：2050-7496

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    <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 査読有り

    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年

    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 招待有り 査読有り

    Kohei Shimokawa, Tetsu Ichitsubo

    Current Opinion in Electrochemistry　21　93-99　2020年

    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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： 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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/c9ta02281c 　

    ISSN：2050-7488

    eISSN：2050-7496

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    <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 査読有り

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

    Scripta Materialia　167　26-30　2019年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/j.scriptamat.2019.03.034 　

  17. Solvation-Structure Modification by Concentrating Mg(TFSA)2-MgCl2-Triglyme Ternary Electrolyte 査読有り

    Kohei Shimokawa, Hajime Matsumoto, Tetsu Ichitsubo

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

    出版者・発行元： 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 査読有り

    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年

    出版者・発行元： 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年5月

  2. マグネシウム蓄電池用正極材料の開発経緯と現状

    下川航平, 岡本範彦, 市坪哲

    セラミックス　56　(5)　331-336　2021年5月

    ISSN： 0009-031X

  3. 多価カチオンを利用した新型蓄電デバイス開発に向けた基礎的研究

    李弘毅, 下川航平, 岡本範彦, 市坪 哲

    まてりあ　59　(8)　413-421　2020年8月

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/materia.59.413 　

    ISSN： 1340-2625

    eISSN： 1884-5843

  4. ロッキングチェア型Mg‐Liデュアルソルト蓄電池研究:イオン液体を用いた電極材料研究

    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年1月

    出版者・発行元： 電気化学会溶融塩委員会

    ISSN： 0916-1589

書籍等出版物 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年4月

講演・口頭発表等 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年12月

  2. Fundamental Design Principles for Photobatteries

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

    76th Annual Meeting of ISE　2025年9月

  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年11月

  4. Challenges on Developing Room-Temperature Rechargeable Magnesium Batteries with Oxide Cathodes 国際会議

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

    PRiME 2024　2024年10月

  5. Defect Rocksalt Oxides as Cathodes for Rechargeable Magnesium Batteries 国際会議

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

    PRiME 2024　2024年10月

  6. Light-Induced Charging of LiMn2O4-Based Cathode Materials for Aqueous Photobatteries 国際会議

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

    75th Annual Meeting of ISE　2024年8月

  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年12月

  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年9月

  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年3月

  10. 自然に潜む微小電池

    下川 航平

    第41回 FRIS/TI-FRIS Hub Meeting　2023年3月

  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年12月

  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年12月

  13. 次世代蓄電池開発におけるスピネル型酸化物正極の材料設計 招待有り

    下川航平, 市坪哲

    電気化学会 東北支部・東海支部合同シンポジウム　2022年11月

  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年10月

  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年12月

  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年10月

  17. A Defect Spinel Cathode Material for Long-Life and High-Energy-Density Magnesium Rechargeable Batteries 国際会議

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

    239th ECS Meeting　2021年5月

  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年12月

  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年11月

  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年9月

  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年3月

  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年2月

  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年12月

  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年11月

  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年11月

  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年11月

  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年11月

  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年10月

  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年9月

  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年9月

  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年9月

  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年9月

  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

    70th Annual Meeting of ISE　2019年8月

  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年7月

  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年6月

  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年5月

  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年5月

  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年3月

  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年3月

  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年10月

  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年10月

  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年9月

  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年9月

  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年9月

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

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

    RMW13　2018年3月

  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年3月

  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年11月

  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年10月

  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年10月

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産業財産権 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

    産業財産権の種類: 特許権

  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

    産業財産権の種類: 特許権

  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

    産業財産権の種類: 特許権

  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

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 8

  1. メタルアノード蓄電池に向けたデュアルイオンが織りなす世界の学理構築

    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, 八木 俊介

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月 ～ 2028年3月

  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

    2024年4月 ～ 2026年3月

  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

    2022年10月 ～ 2026年3月

  4. 次世代蓄電池研究の新展開：精密正極設計で拓く革新的「光」蓄電デバイスの開発

    下川 航平

    研究種目：JSPS Overseas Research Fellowships

    2023年7月 ～ 2025年6月

  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

    2023年4月 ～ 2024年3月

  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

    2022年4月 ～ 2024年3月

  7. 光充電が可能な蓄電池の開発に向けたスピネル型酸化物正極設計の基盤構築

    下川 航平

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

    研究機関：Tohoku University

    2020年9月 ～ 2022年3月

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    本研究では，光で充電可能な蓄電池（以下，光蓄電池）の構築に向けて，スピネル型酸化物正極を用いた実行可能性の検討を行った．得られた成果の一例として，光触媒と電子アクセプタを用いた半電池のセットアップにおいて，光照射によるリチウムマンガン酸化物（LiMn2O4）からのリチウム脱離反応（充電に対応）の駆動を実証した．さらに，光充電の安定性を向上する新規組成の材料開発にも成功しており，今後の研究に向けた基盤を構築することができた．

  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

    2017年4月 ～ 2020年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    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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社会貢献活動 3

  1. Cambridge Festival 2025

    2025年3月22日 ～

  2. ILASコロキウム2022

    2022年11月15日 ～

  3. 片平まつり2021

    2021年10月9日 ～

メディア報道 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年4月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  2. Mg蓄電池 正極材開発に力

    化学工業日報　7面

    2021年8月27日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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年1月25日

    メディア報道種別: 新聞・雑誌