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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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High-current-density cyclability of lithium-ion batteries with LiCoO2/LiMn0.6Fe0.4PO4 composite cathodes
Yusuke Abe, Cheng Jie Chng, Seiji Kumagai
Journal of Appled Electrochemistry ( SPRINGER NATURE ) 56 98 2026年04月 [査読有り]
研究論文(学術雑誌) 国内共著
Composite cathode active materials serve as remarkable lithium-ion reservoirs to achieve high energy density, high power, and cyclic durability in lithium-ion batteries (LIBs). In this study, the cycling stability of LIBs was investigated using composite cathodes fabricated by mixing LiCoO2 and LiMn0.6Fe0.4PO4 at different active material mass ratios. For composite cathodes with a LiCoO2 content > 40, the corresponding LIBs exhibited excellent cycle stability and high average working potential. In particular, for the composite cathode containing a balanced mass ratio of LiCoO2 and LiMn0.6Fe0.4PO4 (i.e., 40:40) the corresponding LIB achieved 81% specific energy retention (~ 200 Wh kg− 1), even after 500 charge–discharge cycles under high-current-density conditions (i.e., 8 C cycling). This was attributed to the modulation of the lithium-ion deintercalation/intercalation depth in LiCoO2 upon mixing with LiMn0.6Fe0.4PO4, thereby limiting the process to a shallower depth, and suppressing LiCoO2 degradation in the composite cathode. The combination of the high working potential of LiCoO2 and the ~ 4.1 V-class working potential derived from the manganese oxidation–reduction of LiMn0.6Fe0.4PO4 led to a sustained high cell voltage, contributing to a high specific energy in the corresponding LIB. Overall, these results reveal that a blend strategy is effective in the development of high-power LIBs with enhanced cycling stability.
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Thermally Controlled Dual Stabilization Mechanisms of Modified Kenaf-Derived Lignin-Based Aqueous Binders for Silicon Electrodes
Tasuki Hozumi , Reiichi Chiba, Masanori Ikeda, Daisuke Tashima , Yusuke Abe, Seiji Kumagai, Takuya Egcuhi
Sustainable Energy & Fuels ( ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY ) 2026年03月 [査読有り]
研究論文(学術雑誌) 国内共著
Silicon (Si) is a promising anode material for lithium-ion batteries due to its high lithium storage capacity; however, severe volume expansion during charge–discharge cycling causes electrode degradation and rapid capacity fading. While binders are essential for maintaining electrode integrity, high-performance binders are often costly, complex to process, and dependent on organic solvents. Aqueous binders derived from natural polymers therefore represent attractive alternatives in terms of cost, sustainability, and environmental compatibility. Although chemically modified lignin binders are promising for Si electrodes, previous studies have only suggested the existence of two distinct thermal treatment approaches—low- and high-temperature processing—and no study has systematically compared these two methods. Herein, we report a modified kenaf-derived lignin copolymerized with polyacrylamide (KL-PAM) as an aqueous binder for Si electrodes and systematically investigate the effect of thermal treatment temperature on its stabilization mechanisms. Low-temperature-treated KL-PAM electrodes at 200 °C accommodated Si volume expansion through binder flexibility and adhesion, whereas high-temperature-treated electrodes were stabilized by carbonization-induced hardening of KL-PAM, which also enhanced electronic conductivity. As a result, high-temperature-treated electrodes at 600 °C exhibited superior rate capability, while capacity retention was comparable between the two regimes. Intermediate-temperature treatment was ineffective, leading to binder failure. This study clarifies thermally controlled dual stabilization mechanisms of lignin-based binders and provides guidance for the development of sustainable binders for Si electrodes in lithium-ion batteries.
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Fabrication of heat-treated waste solar panel glass/graphite composites as negative electrode active materials for lithium-ion batteries
Takuya Eguchi, Reiichi Chiba, Tashima Daisuke, Yusuke Abe, Seiji Kumagai
Journal of Materials Science ( SPRINGER NATURE ) 61 8097 - 8109 2026年02月 [査読有り]
研究論文(学術雑誌) 国内共著
Waste solar panel (WSP) glass powder is mixed with graphite and heat-treated to develop a composite negative electrode active material for lithium-ion batteries (LIBs). WSP was categorized as soda-lime glass with a relatively low softening point of ~ 700 °C. WSP and graphite were heat treated, which promoted sintering, forming a compact and conductive composite structure. Electrochemical tests were performed to compare the potential shifts and redox peaks of the fabricated electrodes. The sintered WSP–graphite (WSPG) exhibited improved Li-ion diffusivity and enhanced electronic conductivity, both of which are essential for achieving stable electrochemical performance. Electrochemical tests showed that heat-treated WSPG electrodes exhibited reduced potential shifts and sharper redox peaks compared to those of untreated samples, indicating more efficient lithiation–delithiation processes. However, excessive heat-treatment temperatures deteriorated the crystallinity of graphite, increasing irreversible capacity and decreasing specific capacity. The WSPG sintered at 1200 °C (WSPG1200) displayed the best electrochemical performance with a high specific capacity of 319 mAh/g. These results indicate that appropriate heat treatment effectively optimizes the balance between particle sintering and structural integrity. Although the specific capacity of WSPG1200 is slightly lower than that of graphite, utilizing waste glass in electrode materials offers an environment-friendly and resource-efficient approach. This study demonstrated the feasibility of upcycling WSP glass into high-performance LIB negative electrode materials, highlighting a sustainable strategy for circular material utilization in energy storage applications.
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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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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: 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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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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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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廃太陽光パネルガラスをLiBの電極材料に転換、日本大ら
2026年03月13日
EE Times Japan
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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