戸ヶ崎 徳大 (トガサキ ノリヒロ)

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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

次席研究員(研究院講師)

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

  • 2012年09月
    -
    2016年03月

    早稲田大学   先進理工学研究科   ナノ理工学専攻  

  • 2003年04月
    -
    2005年03月

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学専攻  

  • 1999年04月
    -
    2003年03月

    早稲田大学   理工学部   応用化学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学 先進理工学研究科 ナノ理工学専攻   将来型リチウム空気電池のための金属リチウム負極の開発

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2017年10月
    -
     

    早稲田大学   ナノ・ライフ創新研究機構   次席研究員(研究員講師)

  • 2017年04月
    -
    2017年09月

    早稲田大学   ナノ・ライフ創新研究機構   研究補助者

  • 2014年04月
    -
    2017年03月

    早稲田大学   先進理工学部 応用化学科   助手

  • 2012年06月
    -
    2012年09月

    早稲田大学   理工学研究所   嘱託

  • 2005年04月
    -
    2012年05月

    株式会社東芝セミコンダクター社

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • エネルギー化学

  • 電子デバイス、電子機器

論文 【 表示 / 非表示

  • Detection of unbalanced voltage cells in series-connected lithium-ion batteries using single-frequency electrochemical impedance spectroscopy (In press)

    Norihiro Togasaki, Tokihiko Yokoshima, Yasumasa Oguma, Tetsuya Osaka

    Journal of Electrochemical Science and Technology    2021年05月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

  • Facile fabrication of sulfur/Ketjenblack-PEDOT:PSS composite as a cathode with improved cycling performance for lithium sulfur batteries

    Seongki Ahn, Takayuki Noguchi, Toshiyuki Momma, Hiroki Nara, Tokihiko Yokoshima, Norihiro Togasaki, Tetsuya Osaka

    Chemical Physics Letters   749  2020年06月

     概要を見る

    Lithium sulfur batteries (LSBs) are regarded as promising electrochemical energy storage devices owing to their higher theoretical capacity than commercial cathode materials. Herein, we report a simple method for preparing a modified sulfur/Ketjenblack (S/KB) cathode using polymer composite poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), which displays ionic and electron conductivity and can suppress polysulfide dissolution during the charge-discharge process. The S/KB + PEDOT:PSS cathode displayed higher electrochemical performance than the S/KB cathode. The effectiveness of suppressing polysulfide dissolution was determined visually and by UV–visible spectroscopy. The findings demonstrate the multi-functionality of PEDOT:PSS as an efficient electron conductive additive for S/KB cathode in high-performance LSBs.

    DOI

  • Prediction of overcharge-induced serious capacity fading in nickel cobalt aluminum oxide lithium-ion batteries using electrochemical impedance spectroscopy

    Norihiro Togasaki, Tokihiko Yokoshima, Yasumasa Oguma, Tetsuya Osaka

    Journal of Power Sources   461 ( 228168 )  2020年06月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

     概要を見る

    Prediction of degradation in lithium−ion batteries is critical to ensure battery safety. In this study, we report for the first time that electrochemical impedance spectroscopy (EIS) predicts serious capacity fade in lithium−ion batteries, which results from charge−discharge cycling under overcharge conditions. A nickel cobalt aluminum oxide (NCA) lithium-ion cell shows a two-stage capacity fade in the overcharge condition with an upper cutoff voltage (UCV) of 4.4 V. The capacity gradually decreases as cycling progresses (first stage), and then decreases steeply in the later cycles (second stage). Such a two-stage capacity fade is not observed when cell cycling in the appropriate voltage range (UCV ≤ 4.2 V). In the first stage, the cell capacities cycled at UCVs of 4.2 V and 4.4 V are approximately identical, with an inductively coupled plasma atomic emission spectrometry analysis confirming overcharge-induced deposition of Ni and Co on the anode surface. EIS analysis is used to model these deposited metals as enhanced impedance signals that represent the charge transfer resistance and interfacial capacitance of the anode in the first stage. This allows the advance prediction of overcharge-induced serious capacity decay in lithium-ion batteries to prevent cell destruction.

    DOI

  • Communication—solvate ionic liquid incorporating lithium nitrate as a redox mediator for lithium-oxygen batteries

    Norihiro Togasaki, Takuya Naruse, Toshiyuki Momma, Tetsuya Osaka

    Journal of the Electrochemical Society   166 ( 14 ) A3391 - A3393  2019年  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

     概要を見る

    A solvate ionic liquid (SIL) of highly concentrated 4.0 M lithium nitrate (LiNO3) in a dimethylsulfoxide solution is introduced for lithium-oxygen batteries. As a redox mediator (RM), highly concentrated LiNO in the SIL works more effectively than the lower concentrated one to decompose lithium peroxide (Li O ) on the cathode with an extremely low charging voltage of 3.6 V. In addition, X-ray photoelectron spectroscopy analysis confirms that side products during discharging and charging are markedly restricted in the SIL. The low solubility of Li O intermediate (LiO2) in the SIL may be an important reason for the restriction of side products. 3 2 2 2 2

    DOI

  • Prevention of redox shuttle using electropolymerized polypyrrole film in a lithium-oxygen battery

    Norihiro Togasaki, Ryuji Shibamura, Takuya Naruse, Toshiyuki Momma, Tetsuya Osaka

    APL Materials   6 ( 4 ) 047704 - 047711  2018年04月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者

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    Among the recent advancements in lithium-oxygen (Li-O ) chemistries, redox mediators (RMs) have been revealed to play a significant role in decreasing overpotential on charging and in improving cycling performance. However, an intrinsic problem is redox shuttle of RMs, which leads to degraded RM utilization and induces the accumulation of discharge products on the cathode surface; this remains a significant issue in the current battery cell configuration (Li anode/separator/cathode). To address this detrimental problem, herein we propose a novel Li-O cell incorporating a freestanding electropolymerized polypyrrole (PPy) film for the restriction of the redox-shuttle phenomenon of lithium iodide (Li anode/separator/PPy film/cathode). In this study, a PPy film, which is prepared through oxidative electropolymerization using an ionic liquid of 1-methyl-1-butylpyrrolidinium mixed with pyrrole and lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, is introduced between the cathode and the separator. From the charge-discharge voltage profile, it is confirmed that the PPy film suppresses the diffusion of the oxidized I to the Li anode, while allowing Li ion transport. Secondary scanning electron microscope measurements confirm that the chemical reactions between I and Li O are facilitated by the presence of the PPy film because I remains near the cathode surface during the charging process. As a result, the cycling performance in the Li-O cells with PPy film exhibits a cycling life four times as long as that of the Li-O cells without PPy film. 2 2 3 3 2 2 3 2 2 - - -

    DOI

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Misc 【 表示 / 非表示

  • 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

  • LiNO3/DMSO系高濃度電解液がLi-O2二次電池用正極反応に及ぼす効果

    成瀬卓弥, 戸ヶ崎徳大, 門間聰之, 門間聰之, 逢坂哲彌

    電気化学秋季大会講演要旨集(CD-ROM)   2017  2017年

    J-GLOBAL

  • 無電解Ni-P/Auめっき膜を用いた狭パッドピッチワイヤボンディング技術開発 (MEMS 2006 第16回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集)

    戸ヶ崎 徳大, 相良 潤也, 原田 享

    マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集   16   331 - 334  2006年10月

    CiNii

産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 電池システムおよび電池状態予測方法

    逢坂哲彌, 戸ヶ崎徳大, 横島時彦, 内海和明, 津田信悟, 小熊泰正

    特許権

  • 電池状態推定方法および電池システム

    逢坂哲彌, 戸ヶ崎徳大, 横島時彦, 内海和明, 津田信悟

    特許権

  • 電池状態推定方法および電池システム

    逢坂哲彌, 戸ヶ崎徳大, 横島時彦, 内海和明, 津田信悟, 小熊泰正

    特許権

  • 電池状態推定方法および電池システム

    逢坂哲彌, 戸ヶ崎徳大, 横島時彦, 内海和明, 津田信悟, 小熊泰正

    特許権

  • 電池状態推定方法および電池システム

    逢坂哲彌, 戸ヶ崎徳大, 横島時彦, 内海和明, 津田信悟, 小熊泰正

    特許権

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 水野奨励賞

    2016年03月   早稲田大学   将来型リチウム空気電池のための金属リチウム負極の開発  

  • Poster award

    2015年12月   Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)-WASEDA workshop on electrochemistry   Enhanced Cycling Performance of a Li Metal Anode in a Dimethylsulfoxide-based Electrolyte Using Highly Concentrated Lithium Salt for a Lithium-Oxygen Battery  

  • Poster award

    2013年12月   The 6th International Workshop on Advanced Electrochemical Power Sources   Effect of trace H2O on charge-discharge cycling life for lithium metal battery  

  • Poster award

    2013年08月   Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)-WASEDA workshop on electrochemistry   Effect of trace H2O on charge-discharge cycling life for lithium metal rechargeable battery  

  • イノベーションアワード(社長表彰)

    2010年11月   株式会社東芝  

    受賞者: 戸ヶ崎 徳大

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • リチウム金属のクーロン効率およびデンドライト析出の改善に向けた電極固液界面の構築

    若手研究

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

    戸ヶ崎 徳大

     概要を見る

    本研究課題では、過去四半世紀以上にわたりリチウム金属負極の二次電池化を阻んできた “低いクーロン効率”および“デンドライト状析出”の問題に対する改善として、適切な電極/電解液界面(固液界面)の設計を行っていく。固体側の工夫として、化学的・電気化学的に安定な固体電解質層を人工的に負極表面に形成しクーロン効率の改善を図るとともに、溶液側では、溶媒和イオン液体にアルカリ金属イオンを添加することを試み、副反応と局所的な電流集中の効率的な改善を目指す。最終的に、適切に設計された固体電解質層と溶液構造とを統合し、リチウム金属の能力を最大限に引き出す固液界面の構築を図る

  • 非水系リチウム-空気電池用リチウムイオン選択透過膜の作製と電気化学的評価

    研究期間:

    2013年06月
    -
    2014年02月
     

  • 交流インピーダンス法を用いた非水系リチウム-空気電池の負極における充放電特性の電気化学的解析に関する研究

    研究期間:

    2012年10月
    -
    2013年02月
     

講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Dependence of Impedance Response of Li-S Battery on Polysulfide Solubility of Electrolyte II - Mid - End Stage of Discharge

    Tokihiko Yokoshima, Norihiro Togasaki, Aiko Nakao, Hiroki Nara, Tetsuya Osaka, Tomoe Hirayanagi, Kota Hashizume, Toshiyuki Momma, Toyonari Yaji

    Pacific Rim Meeting (PRIME) on Electrochemical and Solid State Science 2020  

    発表年月: 2020年10月

    開催年月:
    2020年10月
     
     
  • Dependence of Impedance Response of Li-S Battery on Polysulfide Solubility of Electrolyte I - Initial Stage of Discharge

    Kota Hashizume, Toshiyuki Momma, Tokihiko Yokoshima, Norihiro Togasaki, Aiko Nakao, Hiroki Nara, Tetsuya Osaka, Toyonari Yaji

    Pacific Rim Meeting (PRIME) on Electrochemical and Solid State Science 2020  

    発表年月: 2020年10月

    開催年月:
    2020年10月
     
     
  • 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

    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 第85回大会,愛知  

    発表年月: 2020年03月

    開催年月:
    2020年03月
     
     
  • 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

    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 第85回大会,愛知  

    発表年月: 2020年03月

    開催年月:
    2020年03月
     
     
  • Prediction of serious capacity fading at overcharge conditions in NCA lithium-ion batteries using electrochemical impedance spectroscopy

    Norihiro Togasaki, Tokihiko Yokoshima, Yasumasa Oguma, Tetsuya Osaka

    7th International Renewable and Sustainable Energy Conference, Agadir, Morocco  

    発表年月: 2019年11月

    開催年月:
    2019年11月
     
     

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 大気中での充放電を可能とするリチウム-空気電池用金属リチウム負極の研究

    2014年   逢坂哲彌, 門間聰之

     概要を見る

    Dimethyl sulfoxide (DMSO) solventis widely researched in Li-O2 battery due to its stable cyclingperformance compared to other solvents. However theinstability of a Li metal in contact with DMSO is still concerned. Therefore, theeffect of the solid electrolyte interphase (SEI) on a Li anode on the charge-dischargecycling performance in 1 M LiTFSI in DMSO is examined using charge-dischargecycling. The chemical structure on the surface of the SEI is revealed to stronglyaffect the cycling performance of a lithium metal anode. A low coulombicefficiency, which is less than 75 %, is observed when the organic compoundssuch as lithium alkyl carbonates (ROCO2Li) and polycarbonate aremainly formed on the surface. However, when the inorganic compounds such as Li2CO3and Li2O are formed in place of the organic compounds, the enhancedcoulombic efficiency, which is over 85%, is obtained. In order to prevent sidereactions with the electrolyte during cycling in 1 M LiTFSI/DMSO, the lithiumsurface should be protected by inorganic compounds prior to the cycling.

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示