横島 時彦 (ヨコシマ トキヒコ)

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所属

研究院(研究機関) ナノ・ライフ創新研究機構

職名

上級研究員(研究院教授)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学位 【 表示 / 非表示

  • WASEDA University   Dr, Eng.

  • 早稲田大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    米国電気化学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    日本磁気学会

  •  
     
     

    エレクトロニクス実装学会

  •  
     
     

    日本化学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 電子デバイス、電子機器

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 工業物理化学

論文 【 表示 / 非表示

  • Analysis of an electrodeposition mechanism of Sn-O-C composite from an organic electrolyte

    M. Jeong, T. Yokoshima, H. Nara, T. Momma, T. Osaka

    Journal of the Electrochemical Society   161   D3025 - D3031  2014年07月  [査読有り]

  • Electrochemical impedance analysis of electrodeposited Si-O-C composite thick film on Cu microcones-arrayed current collector for lithium ion battery anode

    Tao Hang, Daikichi Mukoyama, Hiroki Nara, Tokihiko Yokoshima, Toshiyuki Momma, Ming Li, Tetsuya Osaka

    JOURNAL OF POWER SOURCES   256   226 - 232  2014年06月  [査読有り]

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    The impedance behaviors of Si-O-C composite film electrodeposited on Cu microcones-arrayed current collector have been investigated to understand the electrochemical process kinetics that influences the cycling performance when used as a highly-durable anode in a lithium battery. The impedance was measured by using impedance spectroscopy in equilibrium conditions at various depths of discharge and during several hundred charge-discharge cycles. The measured impedance was interpreted with an equivalent circuit composed of solid electrolyte interphase (SEI) film, charge transfer and solid state diffusion. The impedance analysis shows that the change of charge transfer resistance is the main contribution to the total resistance Change during discharge, but an abrupt augmentation of diffusive resistance at high depth of discharge is also observed which cannot be explained very well by the presented model. The impedance evolution of this electrode during charge-discharge cycles suggests that the slow growth of the SEI film as well as the increase of the electrode density are responsible for the capacity fading after long term cycling. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

  • Distinction of impedance responses of Li-ion batteries for individual electrodes using symmetric cells

    Toshiyuki Momma, Tokihiko Yokoshima, Hiroki Nara, Yuhei Gima, Tetsuya Osaka

    ELECTROCHIMICA ACTA   131   195 - 201  2014年06月  [査読有り]

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    Symmetric cells were prepared with a newly designed separable cell module, which enabled ca. 70 mm by 70 mm electrode sheets to be used for a pouch type 5 Ah class Li-ion battery (LIB). Impedance analysis of the LIB as a full cell state was successfully performed with electrochemical parameters obtained by an impedance analysis of symmetric cells of anodes and cathodes obtained from the operated Li-ion batteries. While the charge transfer resistance of the cathode was found to increase after reassembling the cells symmetrically, other electrochemical parameters were found not to change when comparing the values obtained for full cells with symmetric cells. Eelectrodes degraded by charge/discharge cycling of the battery were also investigated, and the parameter change caused by the degradation was confirmed. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI

  • Influence of the diffusion-layer thickness during electrodeposition on synthesis of nano core/shell Sn-O-C composite as an anode of lithium secondary battery

    M. Jeong, T. Yokoshima, H. Nara, T. Momma, T. Osaka

    RSC Advances   4   26872 - 26880  2014年  [査読有り]

  • Sn-O-C composite anode for Li secondary battery synthesized by an electrodeposition technique using organic carbonate electrolyte

    Toshiyuki Momma, Moongook Jeong, Tokihiko Yokoshima, Hiroki Nara, Ayano Toyoda, Tetsuya Osaka

    JOURNAL OF POWER SOURCES   242   527 - 532  2013年11月  [査読有り]

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    The Sn-O-C composite anode for the Li secondary battery was synthesized by electrodeposition using an organic carbonate solvent. The composite of Sn with organic/inorganic compounds was prepared by the simultaneous reaction of the reduction of Sn2+ ions and electrolysis of the mixture of ethylene carbonate and propylene carbonate. The galvanostatic potential transients for the electrodeposition of the Sn-O-C composite indicate that multiple steps of reactions corresponding to the electrochemical reduction of the tin precursor and the decomposition of organic solvents are involved. The morphology, crystalline structure and chemical composition of the as-deposited Sn-O-C composite anode were characterized to elucidate the mechanism of the synthesis of the buffering matrix enduring volume expansion.
    The electrochemical behavior of the Sn-O-C composite anode was investigated by cyclic voltammetry and galvanostatical charge/discharged tests. The discharge capacity of 465 mAh (g of Sn)(-1) was obtained at the 100th cycle showing 80% of the capacity retention after the 100th cycle. The discharge capacity was stable after the 50th cycle, where the phase transformation of the Sn element from Sn to Li0.4Sn at the discharged state was found. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • エコマテリアルハンドブック, pp.344-346

    丸善株式会社  2006年

  • 第5版実験化学講座 25 触媒化学,電気化学, pp.358-365

    丸善株式会社  2006年

  • 図解 最先端 表面処理技術のすべて, pp.38-41

    工業調査会  2006年

  • 工程・種類・用途別 めっき最新技術 -メカニズムの考察と品質向上-, pp.652-661

    株式会社情報機構  2006年

  • トコトンやさしいナノテクノロジーの本, pp.102-103

    日刊工業新聞社  2002年

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産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 電気化学システム、および、電気化学システムの作動方法

    逢坂 哲彌, 門間 聰之, 横島 時彦, 向山 大吉, 奈良 洋希

    特許権

  • リチウム硫黄電池の製造方法、および、リチウム硫黄電池

    門間 聰之, 逢坂 哲彌, 横島 時彦, 奈良 洋希

    特許権

  • リチウム硫黄電池の活物質の製造方法、リチウム硫黄電池の電極、および、リチウム硫黄電池

    門間 聰之, 逢坂 哲彌, ウ ユンエン, 横島 時彦, 奈良 洋希

    特許権

  • 充電装置、電池診断システム、及び、充電方法

    逢坂 哲彌, 向山 大吉, 横島 時彦

    特許権

  • 電池システムおよび電子状態予測方法

    逢坂 哲彌, 戸ヶ崎 徳大, 横島 時彦, 内海 和明, 津田 信悟

    特許権

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 平成22年度 表面技術協会進歩賞

    2010年02月  

  • IEEE CPMT Society Japan Chapter Young Award

    2009年04月  

  • 表面技術協会第八回優秀講演賞

    2007年03月  

  • 表面技術協会論文賞

    2004年02月  

  • 表面技術協会学術奨励講演賞

    2003年03月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 湿式成膜法による高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜の作製

    若手研究(B)

    研究期間:

    2002年
    -
    2003年
     

     概要を見る

    磁気記録の高密度化は,磁気記録装置の大容量化,小型化を実現するために,年率30〜60%で進んでいるおり,書き込みヘッドのコア材料には,高い飽和磁束密度Bsを有する軟磁性薄膜が求められている.今までに,全金属中最も高いBs(=24kG)を有するCo35Fe65合金の現行プロセスである電気めっき法による作製を試み,バルク合金と同等のBs=24kGを有する電析CoFe薄膜を実現した.本年度は,組成を変化させたときのCoFeめっき及びめっき浴中での鉄イオンの挙動解析について検討を行った.
    まず,めっき浴中でのFe2+イオンとCo2+イオン濃度を変化させ,金属組成の異なるめっき膜の作製を試みた.デュアルセルを用いてめっき浴のアノード酸化の影響について検討を行ったところ,Fe含有量10%薄膜では,デュアルセルの使用による差異は認められずバルク金属と同じ値を示した.しかしながら,Fe含有量が10%より高い薄膜をデュアルセルを用いずに作製したところ,どの薄膜もBsは21kG以下しか示さないの対し,デュアルセルを使用して作製した薄膜はバルク合金とほぼ同等の値を示した.このことは,めっき浴中のFeイオン濃度が増加すると,アノード極での酸化反応の影響がより顕著になったためにBsが減少したものと思われる.
    つぎに,めっき浴中の鉄イオンの挙動解析を行ったところ,めっき浴中での鉄イオンの酸化は,自然酸化とめっき中のアノード酸化の二種類の酸化が有ることがわかった.そこで,アノード酸化をデュアルセルで,自然酸化を比較的低濃度の還元剤の添加により抑制を試みたところ,添加剤のみ使用のときよりも高いBsが比較的に安定に作製可能なことがわかった.

  • 湿式成膜法による高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜の作製

    若手研究(B)

    研究期間:

    2002年
    -
    2003年
     

     概要を見る

    磁気記録の高密度化は,磁気記録装置の大容量化,小型化を実現するために,年率30〜60%で進んでいるおり,書き込みヘッドのコア材料には,高い飽和磁束密度Bsを有する軟磁性薄膜が求められている.今までに,全金属中最も高いBs(=24kG)を有するCo35Fe65合金の現行プロセスである電気めっき法による作製を試み,バルク合金と同等のBs=24kGを有する電析CoFe薄膜を実現した.本年度は,組成を変化させたときのCoFeめっき及びめっき浴中での鉄イオンの挙動解析について検討を行った.まず,めっき浴中でのFe2+イオンとCo2+イオン濃度を変化させ,金属組成の異なるめっき膜の作製を試みた.デュアルセルを用いてめっき浴のアノード酸化の影響について検討を行ったところ,Fe含有量10%薄膜では,デュアルセルの使用による差異は認められずバルク金属と同じ値を示した.しかしながら,Fe含有量が10%より高い薄膜をデュアルセルを用いずに作製したところ,どの薄膜もBsは21kG以下しか示さないの対し,デュアルセルを使用して作製した薄膜はバルク合金とほぼ同等の値を示した.このことは,めっき浴中のFeイオン濃度が増加すると,アノード極での酸化反応の影響がより顕著になったためにBsが減少したものと思われる.つぎに,めっき浴中の鉄イオンの挙動解析を行ったところ,めっき浴中での鉄イオンの酸化は,自然酸化とめっき中のアノード酸化の二種類の酸化が有ることがわかった.そこで,アノード酸化をデュアルセルで,自然酸化を比較的低濃度の還元剤の添加により抑制を試みたところ,添加剤のみ使用のときよりも高いBsが比較的に安定に作製可能なことがわかった

講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Non-aqueous Electrodeposition of Si-O-C Composite for High Performance Anode of Lithium Secondary Battery

    International Conference on Surface Engineering (ICSE2013)  

    発表年月: 2013年11月

  • Fundamental Study on Electrochemical Impedance Spectra Using Square Potential/Current Input

    9th International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS2013)  

    発表年月: 2013年06月

  • Effect of Electrolyte Additive on Cycle Performance of Electrodeposited Si-O-C Composite Anode for Lithium Secondary Battery

    223rd Meeting of The Electrochemical Society (ECS)  

    発表年月: 2013年05月

  • Effect of Pattern Shape of Sn Anode on Charge-Discharge Performance for Lithium Secondary Batteries

    PRiME 2012 (222nd Meeting of The Electrochemical Society, 2012 Fall Meeting of The Electrochemical Society of Japan)  

    発表年月: 2012年10月

  • Change in the Film Thickness of Highly Durable Electrodeposited Silicone Anode during Charge-Discharge Cycles

    16th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB)  

    発表年月: 2012年06月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 無電解めっき法による超高密度磁気記録用軟磁性材料の研究開発

    2001年  

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    ハードディスクに代表される磁気記憶装置においてその記憶容量の増加はとどまることを知らず,また増加を支えるためにはさらなる高密度・高速記録が必要となっている.キーデバイスの一つである磁気ヘッドには,より高い書き込み能力及び高速書き込み,さらにはデバイスの小型化が必要であり,そのためには高い飽和磁化Bs及び高い比抵抗ρを有する軟磁性材料が強く求められている.そこで,微細なヘッドの作製が容易である無電解めっき法による高Bs・高ρを有する軟磁性薄膜の開発を行った.無電解CoNiFeB軟磁性薄膜はBs =18-19 kGと高いBsを有するもののρ=20-30μΩcmと低いため,電気めっきにおいて軟磁性薄膜のρの増加が知られているβ-アラニンを用いて本薄膜の高ρ化を試みた.まず,βアラニン添加による膜組成への影響について検討を行ったところ,添加量にかかわらず膜中金属組成はほぼ一定の値となった.磁気特性はβ-アラニン添加量に依存するものの,0.10 mol・dm-3までは軟磁気特性を有し,またこの時Bsは無添加時と比較して若干減少する傾向が認められるもの,17-18 kG程度と依然として非常に高い値を示した.次にρの測定を行ったところ,β-アラニン添加量にほぼ比例して増大する傾向が認められ,最適値である0.10 mol・dm-3 添加時においては約80 μΩcmと,無添加時に比べて3-4倍の値を示した.C含有量の測定からβ-アラニン濃度の増加ととも膜中のC含有量が増加しており,電子の不純物散乱が促進されたことにより膜の高ρ化が実現したものと考えられる.また,本薄膜の高周波特性について検討を行ったところ,ρを増加させる前の薄膜に比べ良好な高周波透磁率を示した.これはρの増加により渦電流損失が抑制されたことが原因の一つであると思われる.

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示