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大学院理工学研究科 数理・電気電子情報学専攻 電気電子工学コース |
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出身大学院 【 表示 ／ 非表示 】
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2021年04月-2023年09月
秋田大学 理工学研究科 総合理工学専攻 博士後期課程 修了
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2017年04月-2019年03月
秋田大学 理工学研究科 数理・電気電子情報学専攻 博士前期課程 修了
職務経歴（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2024年04月-継続中
秋田大学 大学院理工学研究科 数理・電気電子情報学専攻 電気電子工学コース 助教
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2021年04月-2024年03月
秋田大学 電動化システム共同研究センター 特任助教
学位論文 【 表示 ／ 非表示 】
研究等業績 【 表示 ／ 非表示 】
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Accelerated aging of electric double-layer capacitor cells under increased cell voltage and temperature
Seiji Kumagai, Yugo Kanamoto, Cheng Jie Chng, Yusuke Abe, Mahmudul Kabir, Takuya Eguchi, Daisuke Tashima
Journal of Energy Storage ( ELSEVIER ) 137 118522 2025年09月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
Electric double-layer capacitors (EDLCs) have promising automotive applications owing to their high power density, long cycle life, and enhanced safety. To meet the stringent requirements for severe conditions and long lifetimes, their aging behavior under increased applied voltage and operating temperature should be explored. Herein, EDLC cells were evaluated by cycling and floating tests to determine the accelerated aging factors for aging indices (specific capacitance decrease and internal resistance increase) under increased voltage and temperature. The cells were assembled using well-known materials, namely YP-50F activated carbon, polytetrafluoroethylene binder, tetraethylammonium tetrafluoroborate/propylene carbonate non-aqueous electrolyte, and a paper-based separator. The aging tests were performed under standard (3.0 V/25 °C), high-voltage (3.5 V/25 °C), and high-temperature (3.0 V/60 °C) conditions. The specific decrease in specific capacitance and specific increase in internal resistance were proportional to the square roots of the number of cycles and floating time in the early stage of aging (>80 % capacitance decrease and <1.5-fold internal resistance increase). Through linear regression analyses of these relationships, the accelerated aging factors under increased voltage and temperature were determined. The cell voltage increase from 3.0 to 3.5 V accelerated the specific capacitance decrease and internal resistance increase 2.8 and 13.6 times, respectively, in the cycling test and 16.2 and 17.3 times, respectively, in the floating test. Accelerated aging induced by the temperature increase from 25 to 60 °C was moderate in comparison. The floating test under the high-voltage (3.5 V) condition at 25 °C shortened the testing time by ∼1/16.
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Cycling stability of lithium-ion batteries with pressure-treated NCM811 cathodes
Yusuke Abe, Yuki Kumagai, Mahmudul Kabir, Seiji Kumagai
Electrochemistry Communications ( ELSEVIER ) 178 108002 2025年07月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
This study developed an effective approach for improving the cycling performance of NCM811-based lithium-ion batteries (LIBs) at a charge rate of 5C. The charge–discharge performance of LIBs with pressure-treated NCM811 cathodes was investigated. The cathode coating, comprising NCM811, acetylene black, and polyvinylidene fluoride, was compressed at pressures of 10–40 MPa. Galvanostatic charge–discharge tests revealed that a treatment pressure of 40 MPa improved the storage performance at ≥5C under the LIB full-cell configuration. After pressure treatment, NCM811-based LIBs exhibited excellent cycling stability over 500 charge–discharge cycles at 5C. After 500 cycles, energy-dispersive X-ray analysis confirmed that the dissolution of transition metals from the NCM811 cathode and their deposition at the graphite anode were inhibited. High-pressure treatment modified the morphology of the NCM811 cathodes, resulting in favorable electrochemical properties. The proposed NCM811 electrodes are promising for the development of power-type LIBs with high energy densities and long cycle lifetimes.
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Hard carbon/graphite/nano-silicon ternary composite anode for high-performance Li-ion capacitors
Cheng Jie Chng, Yusuke Abe, Seiji Kumagai
Journal of Power Sources ( ELSEVIER ) 642 236930 2025年04月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
Previously, a hard carbon (HC)/graphite (Gr) composite carbon (CC) anode for Li-ion capacitors (LICs) was noted to demonstrate outstanding cycling and rate performances. In this study, nano-Si was integrated into the CC matrices to develop a high-energy-density ternary composite anode for LICs. A twice-repeated prelithiation method was applied to stabilize the solid electrolyte interphase and eliminate the irreversible capacity of the composite anodes. This approach leveraged the high specific capacity of Si to enhance energy density, the amorphous carbon in HC to buffer the volume expansion of Si during charging, and the high electrical conductivity of Gr to improve rate performance. The ternary composite anodes were subjected to electrochemical characterization across a wider voltage range to maximize their energy density and assess durability under extreme conditions. The optimal CC:nano-Si mass ratio for the composite anode was determined through comparative studies. The composite anode with a CC:nano-Si mass ratio of 80:20 achieved a maximum energy density of 129.3 Wh kg-1 and an outstanding energy density retention rate of 88.4 % after 10,000 cycles at 2.0–4.0 V. The etention rate was 90.1 % after an accelerated aging test involving additional 5000 cycles at 1.5–4.2 V.
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Takuya EGUCHI, Taiki NAGANUMA, Reiichi CHIBA, Kimitaka WATANABE, Yusuke ABE, Seiji KUMAGAI
International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources ( 日本素材物性学会 ) 27 ( 1 ) 663 2024年11月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
Biochar produced from bio-waste of cellulose-extracted kenaf residue was utilized as a conductive additive for electrodes in electric double-layer capacitors (EDLCs). The EDLC cells were assembled using electrodes with varying mixing ratios of kenaf-derived carbon (KC), and hydrocarbons-derived carbon black (CB) which had been industrially utilized as the conductive additive. Although the sole use of KC could not provide a sufficient electronic conduction in the EDLC electrodes, the combinational use of KC and CB attained a formation of stable conductive path therein. The energy density of the EDLC cell utilizing electrodes composed of KC and CB at a mixing ratio of 50:50 in mass under the use of 8 M KOH electrolytic solution and the cell voltage range of 0−1.0 V was found to be approximately equivalent to that of electrodes composed solely of CB, particularly at power densities below 100 W kg−1. Through the application of KC to the conductive electrode additive, we discovered new potential uses for kenaf residue.
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Graphite/Nanosilicon Composite Anode for Lithium-Ion Capacitors with Improved Energy Density and Cyclability
Cheng Jie Chng, Yusuke Abe, Seiji Kumagai
Advanced Energy and Sustainability Research ( WILEY ) 6 ( 1 ) 2400238 2024年09月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
The current energy density of Li-ion capacitors (LICs) is unfavorable for industrial applications, due to the asymmetrical electrochemical kinetics between the anode and cathode. Herein, the energy density of composite anode materials is increased by optimizing the mass ratio between graphite (Gr) and nano-Si to enable the solid electrolyte interface (SEI) to effectively buffer the large volume changes of Si during lithiation/delithiation. A twice-repeated prelithiation method is used to stabilize the SEI and eliminate the irreversible capacity of the composite anodes. Variation of the Gr:nano-Si mass ratio of the composite anode from 0 to 40 mass% shows that, although the LIC with a Gr:nano-Si mass ratio of 80:20 (Gr80Si20) exhibits the highest energy density (91.9 Wh kg−1), its energy density deteriorates drastically after 10 000 cycles, retaining only 34.8% of its initial energy density. Conversely, the LIC with the composite anode with a Gr:nano-Si mass ratio of 60:40 (Gr60Si40) has slightly lower energy density (87.3 Wh kg−1) but demonstrates outstanding cycling performance with energy density retention of 87.2% after 10 000 cycles. These findings highlight the potential of incorporating Gr/nano-Si composite anodes into LICs for high-energy-density industrial applications.
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使用済み車載用リチウムイオン電池の焼却無害化処理とその熱分解残さから再生した正極材料
安部 勇輔, 淀瀬 達也，渡邊 亮栄，熊谷 誠治
MATERIAL STAGE 2023年9月号 ( 技術情報協会 ) 23 ( 6 ) 59 - 63 2023年09月
総説・解説（学術雑誌） 国内共著
◆原著論文【 表示 ／ 非表示 】
◆総説・解説【 表示 ／ 非表示 】
Book（書籍） 【 表示 ／ 非表示 】
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リチウムイオン電池（LiB）リサイクル技術 ～レアメタル回収・各種処理手法とリサイクルに貢献する 研究開発動向
熊谷 誠治，安部 勇輔 ( 担当： 共著 )
情報機構 2025年04月 ISBN: 978-4-86502-285-8
学術書
第2章 レアメタル回収技術・各種処理手法および安全対策
第2節 電極材料のリサイクル技術と国内外の動向
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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再生正極材およびその製造方法，ならびに再生正極材の使用方法，再生正極，およびリチウムイオン二次電池
特許
特願 2022-165994 特開 2023-183355
出願日： 2022年10月17日
公開日： 2023年12月27日
淀瀬達也，渡邊亮栄，森田宜典，熊谷誠治，安部勇輔
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再生正極材前駆体および再生正極材の製造方法，ならびに，再生正極材の使用方法
特許
特願 2023-176142 特開 2025-66488
出願日： 2023年10月11日
公開日： 2025年04月23日
淀瀬達也，渡邊亮栄，熊谷誠治，安部勇輔
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再生正極材およびその製造方法，ならびに再生正極材の使用方法，再生正極，およびリチウムイオン二次電池
特許
特願 PCT/JP2023/019970 特開 WO 2023/243385 A1
出願日： 2023年05月29日
公開日： 2023年12月21日
淀瀬達也，渡邊亮栄，森田宜典，熊谷誠治，安部勇輔
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再生正極材前駆体および再生正極材の製造方法，ならびに，再生正極材の使用方法
特許
特願 PCT/JP2024/035766 特開 WO/2025/079549 A1
出願日： 2024年10月07日
公開日： 2025年04月17日
淀瀬達也，渡邊亮栄，熊谷誠治，安部勇輔
学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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2023年度電気学会優秀論文発表賞B賞
2024年04月26日 電気学会 ハイニッケル系リチウムイオン電池正極の大電流サイクル劣化挙動
受賞者： 安部 勇輔 -
Scientific Reports Top 100 in Materials Science - 2022
2023年03月 Springer Nature Role of SiOx in rice-husk-derived anodes for Li-ion batteries
受賞者： Yusuke Abe, Masahiro Tomioka, Mahmudul Kabir, Seiji Kumagai -
日本素材物性学会優秀論文発表賞
2021年06月24日 日本素材物性学会 もみ殻炭を用いるLiイオン電池フルセルの充放電特性に及ぼすシリカの影響
受賞者： 安部 勇輔 -
電気学会優秀論文発表賞
2018年04月 電気学会 長寿命LiFePO4／グラファイト系リチウムイオン電池の正負極容量設計
受賞者： 安部 勇輔
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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超高密度蓄電キャパシタの創出とSi粒子－Li－電解液の界面・バルク現象の解明
基盤研究(A)
研究期間: 2025年04月 - 2028年03月 代表者: 熊谷 誠治
車載用など高密度エネルギー貯蔵が求められる蓄電デバイスの選択肢は，現状，リチウムイオン電池に限られている。本研究では，将来的な蓄電技術の多様性を確保するため，リチウムイオン電池と同等のエネルギー密度を有し，入出力密度とサイクル寿命については，その10倍の性能を有するキャパシタ系蓄電デバイスの創出を目指す。そのキャパシタは負極にシリコンを，正極に超高比表面積活性炭を使用するリチウムイオンキャパシタである。現在，エネルギーおよび入出力密度については，リチウムイオン電池と同等以上の性能を実現できているが，そのサイクル寿命の確保が課題となっている。その課題解決のため，負極におけるシリコン粒子堆積層の構造最適化，電解液と添加剤の工夫による高電圧動作，負極シリコンへのリチウムイオンプレドープ工程の改善を行う。同時にシリコン粒子と電解液の界面で生じる被膜形成や粒子バルクでのリチウムの挙動など，負極における界面・バルク現象を解明する。蓄電性能の改善と基礎現象の理解を積み重ね，リチウムイオン電池の代替選択肢となる超高密度蓄電キャパシタを開発し，新たな蓄電技術体系の構築を目指す。
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多孔質炭素上に形成される超高エネルギー密度蓄電状態の電気二重層
基盤研究(B)
研究期間: 2022年04月 - 2025年03月 代表者: 熊谷 誠治
溶媒が存在せずイオンのみで構成されるイオン液体を電解液に，比表面積が3000m2/gを超える多孔質炭素を電極材料に採用した電気二重層キャパシタセルを組み立てる。印加セル電圧を3.8V以上，動作温度を室温以上にすることで，実製品のエネルギー密度の10倍である100Wh/kgを超える電気二重層を形成させる。そして，超高エネルギー密度の電気二重層の形成および解放挙動，その電気化学的特性，さらにそれらに影響を及ぼす諸因子（細孔構造やイオン液体種）の解明を行う。インピーダンス分析と等価回路シミュレーションを組み合わせて，電気二重層を内層，拡散層，バルク層毎に分離して，それぞれの挙動および特性解析を行う。
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もみ殻炭はLiイオン電池負極の活物質として有望か？
研究活動スタート支援
研究期間: 2021年08月 - 2023年03月 代表者: 安部 勇輔
稲作過程で排出されるもみ殻を不活性雰囲気下にて加熱処理すると，非晶質な炭素および酸化ケイ素の領域から成る炭化物を創成することが出来る。本研究申請者はもみ殻由来炭化物をLiイオン電池用負極活物質として応用することを目指し，そのもみ殻に対して炭化後の非晶質酸化ケイ素の部分的な除去やLiイオン電池セル組立て前のLiドープなど各種条件を最適化することで，Liイオン電池用途として有望なもみ殻由来炭化物を追究しようと構想していた。非晶質酸化ケイ素を部分的に除去した後のもみ殻由来炭化物の物性がLiイオン電池用負極の諸性能に与える影響を，酸化ケイ素の含有率測定や細孔分布測定などの物性評価により明らかにする。もみ殻由来炭化物の物性を評価しつつ，そのもみ殻由来炭化物の負極を組み込んだLiイオン電池の充放電動作を充放電試験により評価する。そして，もみ殻はLiイオン電池用途として有望な新規活物質であることを見出す。
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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活物質塗工層を高密度化した高エネルギー・高出力Ni系リチウムイオン電池の開発
提供機関: 民間財団等 公益財団法人JKA2023年度補助事業（若手研究）
研究期間： 2023年04月 - 2024年03月 代表者: 安部 勇輔
資金支給機関区分：民間財団等
受託研究受入実績 【 表示 ／ 非表示 】
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廃蓄電池と太陽光パネルの処分残さから生み出す次世代蓄電池負極材
提供機関: 一般受託研究
研究期間：
2025年08月-2026年02月代表者: 熊谷 誠治
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使用済み太陽光パネル由来シリコンの蓄電池電池材料へのリサイクル
提供機関: 一般受託研究
研究期間：
2023年08月-2024年02月代表者: 熊谷 誠治
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廃電池リサイクル
提供機関: 輸送機系企業 一般受託研究
研究期間：
2021年11月-2022年03月代表者: 熊谷 誠治
共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】
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蓄電池電極材料
提供機関: エネルギー系企業 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2025年09月 - 2026年03月 代表者: 熊谷 誠治
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永久磁石同期モーター試作
提供機関: モーター製造系企業，国立大学 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2022年05月 - 2023年03月 代表者: 田島 克文
連携研究者：平山 寛, 安部 勇輔，半田 修士
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国内産バイオマスからの活性炭製造
提供機関: 化学系企業 民間企業 学内共同研究
研究期間： 2022年04月 - 2024年03月 代表者: 熊谷 誠治
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航空機グリッドシステム
提供機関: 私立大学 その他 国内共同研究
研究期間： 2022年02月 - 2022年03月 代表者: 田島 克文
連携研究者：秋永 剛, 安部 勇輔
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リサイクル正極
提供機関: 環境系企業 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2021年04月 - 2025年03月 代表者: 熊谷 誠治
寄附金・講座・研究部門 【 表示 ／ 非表示 】
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公益財団法人スズキ財団２０２５年度科学研究助成（若手）
2026年03月
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秋田大学 令和７年度ＤＯＷＡ若手研究者奨励費支援事業
2025年09月
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秋田大学 令和7年度若手研究者支援事業
2025年06月
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一般社団法人東光虻川ものつくり財団令和5年度研究助成金
2023年07月
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公益財団法人スズキ財団２０２２年度科学研究助成（若手）
2023年03月
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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Effect of charge-discharge current densities on the cycling stability of lithiumion batteries with LiCoO2/LiMn0.6Fe0.4PO4 composite active materials
Yusuke Abe, Yusuke Misawa, Hiroyasu Segawa, Seiji Kumagai
The 10th Internatinal Conference on Materials Engineering for Resources (ICMR2025 AKITA) (秋田拠点センターALVE，日本) 2025年10月 - 2025年10月
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層状およびオリビン型正極材料を混合したリチウムイオン電池正極の電気化学特性
安部 勇輔，三澤 祐介，瀬川 裕康，熊谷 誠治
令和7年電気学会全国大会 (明治大学中野キャンパス) 2025年03月 - 2025年03月
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再生正極材ともみ殻炭負極材を用いるエコリチウムイオン電池
安部 勇輔，佐藤 孔明，三澤 祐介，淀瀬 達也，渡邊 亮栄，熊谷 誠治
第65回電池討論会 (国立京都国際会館) 2024年11月 - 2024年11月
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低温環境下のリチウムポリマー電池の状態診断
西潟 憲悟，安部 勇輔，熊谷 誠治
2024年電気関係学会東北支部連合大会 (秋田県立大学) 2024年08月 - 2024年08月
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ガーネット型酸化物を用いた電解質部材の焼結特性と全固体電池への応用
安部 勇輔，熊谷 誠治
2024年電気関係学会東北支部連合大会 (秋田県立大学) 2024年08月 - 2024年08月
担当授業科目（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2022年04月-継続中
電気電子工学実験II
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2021年09月-継続中
電気電子工学実験Ⅲ
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2025年06月-継続中
サステナブル工学セミナー
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2025年04月-継続中
電気応用工学
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2023年04月-継続中
プロジェクト実践I・II
教育活動に関する受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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令和6年電気学会優秀論文発表賞
2025年04月 電気学会
受賞者： 西潟 憲悟 西潟憲悟，安部勇輔，熊谷誠治「低温環境下のリチウムポリマー電池の状態診断」2024年電気関係学会東北支部連合大会，秋田県立大学，2024年8月30日
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令和6年電気学会優秀論文発表賞
2025年04月 電気学会
受賞者： 千田 禎喜 千田禎喜，安部勇輔，熊谷誠治「イオン液体を電解液に用いた電気二重層キャパシタの蓄電特性に及ぼす電極活性炭の影響」2024年電気関係学会東北支部連合大会，秋田県立大学，2024年8月30日
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日本素材物性学会優秀論文発表賞
2024年06月 日本素材物性学会
受賞者： Cheng Jie Chng -
2023年電気学会優秀論文発表賞
2024年03月 電気学会
受賞者： 遠藤 幸太郎 -
日本素材物性学会優秀論文発表賞
2023年06月 日本素材物性学会
受賞者： 遠藤 幸太郎
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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2025年04月-2026年03月
2025年度理工学部電気電子工学コース学生研究指導補助
電気電子工学コース熊谷・安部研究室の博士前期課程の学生1名，学部4年生3名に対し，リチウムイオン電池，全固体電池固体電解質に関する研究指導補助を実施した。
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2024年04月-2025年03月
2024年度理工学部電気電子工学コース学生研究指導補助
電気電子工学コース熊谷・安部研究室の博士後期課程の学生1名，博士前期課程の学生2名，学部4年生2名に対し，リチウムイオン電池・リチウムイオンキャパシタに関する研究指導補助を実施した。
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2023年04月-2024年03月
2023年度理工学部電気電子工学コース学生研究指導補助
電気電子工学コース熊谷研究室の博士後期課程の学生1名，博士前期課程の学生3名，学部4年生2名に対し，リチウムイオン電池・リチウムイオンキャパシタに関する研究指導補助を実施した。
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2021年04月-2022年03月
2021年度理工学部電気電子工学コース学生研究指導補助
電気電子工学コース熊谷・富岡研究室の博士後期課程の学生1名，博士前期課程の学生2名，学部4年生3名に対し，リチウムイオン電池・リチウムイオンキャパシタに関する研究指導補助を実施した。
学会・委員会等活動 【 表示 ／ 非表示 】
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公益社団法人電気化学会
2024年11月第65回電池討論会 リチウムイオン電池（リサイクル）3E01セッション座長
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日本素材物性学会
2024年06月令和6年度（第34回）年会 Bルーム8：30～10：30セッション座長
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日本素材物性学会
2023年06月令和5年度（第33回）年会 Aルーム9：00～10：15セッション座長
学外の社会活動（高大・地域連携等） 【 表示 ／ 非表示 】
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秋田大学 サイエンスラボ （秋田大学 理工学部1号館311）
2023年12月アルミラミネートフィルムをセル外装とした，ラミネート型リチウムイオン電池を試作する。また，試作したリチウムイオン電池をカプセル型直流モーターあるいはLED照明に接続して，負荷動作実験によりリチウムイオン電池を試作できたことを体験してもらう。
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秋田大学 サイエンスラボ （秋田大学 理工学部1号館311）
2023年09月アルミラミネートフィルムをセル外装とした，ラミネート型リチウムイオン電池を試作する。また，試作したリチウムイオン電池をクリップモーターあるいはLED照明に接続して，負荷動作実験によりリチウムイオン電池を試作できたことを体験してもらう。
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第20回 東北地域研究交流会
東北大学 先端電力工学共同研究口座 （東北大学 青葉山キャンパス）
2022年11月
メディア報道 【 表示 ／ 非表示 】
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東光ものつくり財団「活性化の原動力に」高校，大学６校研究助成金３６０万円贈呈
2023年07月26日
北鹿新聞
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秋田大学とDOWA系，使用済みリチウムイオン電池から正極材リサイクル
2022年12月02日
日経xTECH
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DOWAエコ、秋田大と正極材リサイクルに成功 使用済み車載用リチウム電池から回収
2022年11月15日
日刊工業新聞
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使用済み車載リチウムイオン電池から正極材リサイクルDOWAら
2022年11月09日
環境ビジネスオンライン
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DOWA・秋田大 正極材リサイクルに成功
2022年11月08日
日刊産業新聞