奈良 洋希 (ナラ ヒロキ)

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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

主任研究員(研究院准教授)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    2008年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学  

  •  
    -
    2005年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学  

  •  
    -
    2003年

    早稲田大学   理工学部   応用化学  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    国際電気化学会

  •  
     
     

    米国電気化学会

  •  
     
     

    電気化学会

  •  
     
     

    電池技術委員会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • エネルギー化学   リチウム二次電池,燃料電池,電気化学インピーダンス

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 応用電気化学

論文 【 表示 / 非表示

  • Single Atom-Based Nanoarchitectured Electrodes for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries

    Jie Wang, Bing Ding, Xiangjun Lu, Hiroki Nara, Yoshiyuki Sugahara, Yusuke Yamauchi

    ADVANCED MATERIALS INTERFACES   8 ( 8 )  2021年04月

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    Lithium-sulfur (Li-S) batteries have attracted particular interest as promising next-generation energy storage devices because of their high theoretical energy density and low cost. The real performance of Li-S batteries is, however, far from achieving the expected values, even when using a porous, highly conductive host of sulfurs to improve their electric conductivity and accommodate their volume changes. The performance restrictions are mainly attributable to the slow reaction kinetics of converting lithium polysulfides species to lithium sulfide and elemental sulfur during the charging and discharging processes, respectively. Recent studies show that single-atom catalysts (SACs) with superior catalytic activity offer an effective strategy for solving this tough issue. The recent advances in utilizing SACs for Li-S batteries, which involve catalyst preparation, battery performance, and mechanistic insights, are summarized here. Modification of the cathodes and separators with SACs helps to absorb polysulfide and promote their conversion kinetics, thus suppressing the notorious "shuttle effect." In addition, the introduction of SACs into Li-S batteries promotes the efficiency of Li stripping/plating and prevents the growth of Li dendrites. Overall, the boost effects of SAC on Li-S batteries performance are noticeable and deserving of more research attention to develop better Li-S batteries.

    DOI

  • High-rate and high sulfur-loaded lithium-sulfur batteries with a polypyrrole-coated sulfur cathode on a 3D aluminum foam current collector

    Natsuki Nakamura, Tokihiko Yokoshima, Hiroki Nara, Hitoshi Mikuriya, Ayahito Shiosaki, Seongki Ahn, Toshiyuki Momma, Tetsuya Osaka

    Materials Letters   285   129115 - 129115  2021年02月

    DOI

  • Electrochemical Activity of Nitrogen-Containing Groups in Organic Electrode Materials and Related Improvement Strategies

    Qianchuan Yu, Zhihuan Xue, Meichen Li, Peimeng Qiu, Changgang Li, Shengping Wang, Jingxian Yu, Hiroki Nara, Jongbeom Na, Yusuke Yamauchi

    ADVANCED ENERGY MATERIALS   11 ( 7 )  2021年02月

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    In recent years, due to their structural diversity, adjustability, versatility, and excellent electrochemical properties, organic compounds with nitrogen-containing groups (OCNs) have become some of the most promising organic electrode materials. The nitrogen-containing groups acting as electrochemical active sites include carbon-nitrogen groups, nitrogen-nitrogen groups, nitrogen-oxygen groups in OCNs, and nitrogen-containing groups in covalent organic frameworks. The molecular structure regulation of OCNs with nitrogen-containing groups acting as electrochemical active centers can suppress dissolution in electrolytes, increase electronic conductivity, and improve the kinetics of redox reactions. The kinetics behavior and electrochemical characteristics of OCN electrode materials in alkali metal rechargeable batteries with organic electrolytes are reviewed, and the related relationships between the structure and electrochemical properties of OCNs are the core of this review. Herein, the electrochemical reaction mechanisms and the strategies to improve the electrochemical activity of nitrogen-containing groups in OCNs are clarified, and the conjugate molecular structure of OCNs is shown to be an important direction for improvement. These results will have implications for research on electrode materials and provide more choices for rechargeable batteries. Moreover, this work will guide the study of more efficient OCNs that can be used as electrode materials.

    DOI

  • Effect of fluoroethylene carbonate and vinylene carbonate additives on full-cell optimization of Li-ion capacitors

    Seongki Ahn, Minori Fukushima, Hiroki Nara, Toshiyuki Momma, Wataru Sugimoto, Tetsuya Osaka

    ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS   122  2021年01月

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    Lithium-ion capacitors (LICs) operate by two mechanisms, namely a double-layer mechanism based on a capacitor-like positive electrode and the intercalation mechanism of a battery-like negative electrode. Hence, well-designed reaction kinetics between the positive electrode and negative electrode are essential for optimizing LIC full-cell configurations. In this study, we investigated the influences of fluoroethylene carbonate (FEC) or vinylene carbonate (VC) as electrolyte additives on full-cell performance of LICs. We confirmed that the internal resistance of graphite increased with the use of FEC, which degraded the cyclability of the LIC full-cell. Conversely, LICs consisting of the VC additive had good cyclability over 4000 cycles owing to the solid electrolyte interphase (SEI) containing polymeric species. This detailed investigation into the function of SEI compounds derived from VC additives and their effect on cyclability will provide new insights into optimization of LIC full-cell configurations with appropriate electrolyte additives.

    DOI

  • Effect of Mass Balancing on Cell Performance and Electrochemical Investigation of Sn–Ni Alloy as Anode for Li-Ion Capacitors

    Seongki Ahn, Yusuke Nakamura, Hiroki Nara, Toshiyuki Momma, Wataru Sugimoto, Tetsuya Osaka

    Journal of The Electrochemical Society   167 ( 13 ) 130512 - 130512  2020年09月

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 蓄電システム用二次電池の高機能・高容量化と安全対策 : 材料・構造・量産技術、日欧米安全基準の動向を踏まえて

    逢坂 哲彌, 菅原 秀一, 西野 敦, 門間 聰之, 横島 時彦, 向山 大吉, 奈良 洋希

    エヌ・ティー・エス  2015年 ISBN: 9784860434083

  • エヌ・ティー・エス(編), 「高性能蓄電池-設計基礎研究から開発・評価まで-」, 1編2章 「電池設計支援のための先端電気化学的評価方法」 pp. 171-183.

    逢坂哲彌, 門間聰之, 奈良洋希

    壮光舎印刷  2009年09月 ISBN: 9784860432638

  • J. Garche, C. K. Dyer, P. T. Moseley, Z. Ogumi, D. A. J. Rand, B. Scrosati (Eds.),Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, “Micro Hybrid Power System: Fuel Cells/Capacitors”

    T. Momma, H. Nara, T. Osaka

    Elsevier  2009年 ISBN: 9780444535320

Misc 【 表示 / 非表示

  • Technology of electrochemical impedance spectroscopy for an energy-sustainable society

    Hiroki Nara, Tokihiko Yokoshima, Tetsuya Osaka

    CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY   20   66 - 77  2020年04月

    書評論文,書評,文献紹介等  

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    Electrochemical impedance spectroscopy has been widely used to understand the chemistry and physics of battery systems. This review covers electrochemical impedance spectroscopy used for the interpretation of impedance data of lithium-ion batteries (LIBs) from advanced equivalent circuit models to the mathematical model, which is developed by John Newman. In addition, as a method to realize an energy-sustainable society using diagnostics based on the combination of LIBs and electrochemical impedance spectroscopy, on-board diagnostics of battery packs are achieved based on an input signal generated by a power controller in a battery management system instead of the conventionally used frequency response analyzer. The diagnostic system is applicable to energy management systems which are installed in homes, buildings, and communities, accumulating the impedance data on state of health of LIBs. Finally, a future possibility regarding the diagnostics of battery packs coupled with the machine learning of impedance data is introduced.

    DOI

  • 電気化学インピーダンス法によるポリスルフィド溶解性DOL/DMEを電解液としたリチウム硫黄電池正極の放電挙動解析

    橋都宏汰, 門間聰之, 横島時彦, 戸ヶ崎徳大, 中尾愛子, 奈良洋希, 逢坂哲彌, 家路豊成

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   87th  2020年

    J-GLOBAL

  • 電気化学インピーダンス法によるポリスルフィド難溶性溶媒和イオン液体を電解液としたリチウム硫黄電池正極の放電挙動解析

    平柳朋恵, 橋都宏汰, 門間聰之, 横島時彦, 戸ヶ崎徳大, 中尾愛子, 奈良洋希, 逢坂哲彌, 家路豊成

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   87th  2020年

    J-GLOBAL

  • 硫黄高密度充填した3D-Alフォームを用いた高エネルギー密度Li-S電池研究開発

    三栗谷仁, 潮崎文史, AHN Seongki, 奈良洋希, 中村夏希, 逢坂哲彌, 逢坂哲彌

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   87th  2020年

    J-GLOBAL

  • プレドープ時VC添加によるSn-Ni合金負極を用いたリチウムイオンキャパシタのサイクル特性向上

    中村優友, 門間聰之, 門間聰之, 杉本渉, 奈良洋希, 逢坂哲彌

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   86th  2019年

    J-GLOBAL

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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

    J-GLOBAL

  • 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

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

    特許権

    J-GLOBAL

  • リチウム硫黄電池の製造方法、および、リチウム硫黄電池

    逢坂 哲彌, 門間 聰之, 横島 時彦, 奈良 洋希

    特許権

    J-GLOBAL

  • 組電池、電池モジュールおよび電池モジュールの評価方法

    特許第6561407号

    逢坂 哲彌, 横島 時彦, 向山 大吉, 奈良 洋希

    特許権

    J-GLOBAL

  • 電気化学システム

    特許第6226261号

    逢坂 哲彌, 門間 聰之, 横島 時彦, 向山 大吉, 奈良 洋希

    特許権

    J-GLOBAL

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 国際研究集会出張助成

    2019年   小笠原科学技術振興財団   Sn–Ni alloy Anode Pre-doped in Vinylene Carbonate Containing Electrolyte for Lithium-ion Capacitor  

    受賞者: 奈良洋希

  • 科学技術研究助成

    2017年   スズキ財団   Li金属二次電池用Liデンドライト析出検知セパレータの析出検知過程の可視化  

    受賞者: 奈良洋希

  • アルミニウム研究助成事業

    2017年   日本アルミニウム協会   Li ⾦属⼆次電池におけるLi デンドライト析出検知Al セパレータの開発  

    受賞者: 奈良洋希

  • 研究費助成

    2011年   東京応化科学技術振興財団   リチウム二次電池用硫黄正極のブロックコポリマー修飾によるポリスルフィド溶出抑制とインピーダンス法によるその詳細解析  

    受賞者: 奈良洋希

  • ENEOS研究奨励賞

    2011年   JXエネルギー   リチウム二次電池用硫黄正極の修飾ブロックコポリマー中における支持塩,溶媒の影響評価  

    受賞者: 奈良洋希

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 参照電極入ラミネート型リチウムイオン二次電池の基礎解析

    発表年月: 2010年11月

  • Feasibility of diblock copolymer ion gel electrolyte used BMPFSA as plasticizer

    発表年月: 2010年09月

  • Li二次電池用電解析出Si負極の作製条件の検討

    発表年月: 2010年09月

  • Development of LIB and its New Role in Future Society

    発表年月: 2010年09月

  • Impedance Analysis for Detection of Deterioration level on Polymer Electrolyte Fuel Cells

    発表年月: 2010年08月

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

担当経験のある科目(授業) 【 表示 / 非表示

  • 自然といのちA(社会とエネルギー)

    東京家政大学  

    2020年10月
    -
    継続中
     

  • エネルギーデバイス特論

    早稲田大学大学院  

    2019年
    -
    継続中
     

  • ナノ電気化学特論

    早稲田大学大学院  

    2014年04月
    -
    継続中
     

  • 新エネルギー技術

    中央大学  

    2020年04月
    -
    2020年09月
     

  • 新エネルギー技術

    中央大学  

    2011年04月
    -
    2011年09月
     

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年04月
    -
    継続中

    電気化学会  関東支部幹事

  • 2021年04月
    -
     

    電気化学会  代議員