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エッセイ

かつてない「究極の蓄電池」を実現すべく研究を進める引間和浩【A-Co-Labo研究者の履歴書 #3】

本シリーズ【A-Co-Labo研究者の履歴書】では、flaskoのサポーターであり、研究知のシェアリングサービスを行う株式会社A-Co-Laboに登録している多様なパートナー研究者たちが、自身の研究内容とともに、研究者としての歩みや考え方を伝えていきます。

今回は、軽く小さく長持ちする、これまでにない新たな蓄電池の実現を目指して研究をしている引間和浩さんです。

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引間 和浩

ひきま かずひろ

東京工業大学 物質理工学院 応用化学系で博士(理学)を取得後、豊橋技術科学大学 電気・電子情報工学系の助教として、エネルギーデバイス用の無機材料に関する研究・教育に携わっています。小さい頃から自然が好きで、いつしか環境問題に興味を持ち、学部では燃料電池、修士・博士では全固体電池の研究に携わってきました。中学・高校の教員免許(理科)、技術経営専門職(MOT)も合わせて取得しており、教育、社会科学の視点も大事しながら、日々、研究活動や関連する対外活動にも携わっています。また、東京工業大学 環境・社会理工学院 技術経営専門職学位課程 特別研究員を兼務。

蓄電池の研究を通して「充電切れの心配のない世界」を実現させたい

A-Co-Laboパートナー研究者の引間和浩です。私は「究極的にエネルギー密度を高めた畜電池」を生み出すことを目指して研究をしています。

現在の畜電池は(皆さんも不自由に感じたことがあると思いますが)重くて大きく、すぐに充電が必要になります。このため、本来であれば“脇役”であるはずの電池が足かせとなり、AIロボットや空飛ぶ車などの次世代デバイスの普及を阻んでしまう可能性が生じています。

私はそんな畜電池に関する研究を進めることで、軽くて小さい電池を世に生み出し、充電切れの心配がない世界を実現したいと考えています。

さらには、そのような蓄電池を搭載した様々なスマートデバイスが普及し、情報を収集、処理、改善に役立てられるようにしたいと考えています。人が苦手な部分は自動化し、少しでも個人が「やりたいこと」「楽しいと感じること」に充てられる時間を増やす。そして地球環境と共存しながら、人々がより幸せに豊かに過ごせる未来社会の実現に貢献したいと思っています。

全固体リチウムイオン電池の実用化に向けた3つの研究テーマ

有機電解液と同程度のイオン伝導性に優れた硫化物系固体電解質が発見されて以来、安全性の高い「全固体リチウムイオン二次電池」の実現が期待されています。私は全固体電池の実用化に向けて、高エネルギー密度化、高出力化、低コスト化などを目指し、主に以下の3点について研究を進めています。

①全固体電池の性能を左右する材料である「固体電解質」の研究を進めています。固体電解質は正極と負極を区切るセパレータ層だけでなく、正極・負極層にも含まれています。固体電解質は抵抗成分となるため、Li+(リチウムイオン)が高速移動可能な固体電解質材料の探索を行っています。

②新しい「電極活物質」の開発を進めています。車載用途などの大型電池の実用化は、ガソリン車並みの航続距離実現が必要で、それには電池の重量・体積を維持して現状の数倍以上の電気量を蓄えられる高エネルギー密度化が必要です。その解決のためLi+を多く貯められる電極活物質が必要となります。

③全固体電池では、ナノサイズの電極活物質、Li+伝導性の硫化物系固体電解質、カーボン系導電助剤の3種類の粉末を混合した電極複合体の作製が必要です。溶液を介した液相複合化法を駆使して、電子・イオン伝導パスを制御した電極複合体の設計を行っています。

大学での研究を選んだ理由

私が研究者になったのは、新しい発見を生み出すことに関わりたいと思ったからです。研究することでなんらかの新しい発見がなされ、それによって新たな技術が生まれる。そのテクノロジーが社会実装されることで、人々の暮らしが豊かになる。それらに僅かながら貢献できていると思うと、やりがいを感じられます。研究計画を考えること、実際にやってみて試行錯誤すること、成果が出たら論文や学会で発表すること、どれも楽しいです(もちろん、しんどいと感じる時もあります)。

一方で、よくメディアでは研究者の置かれた環境は厳しいものだという報道がなされています。確かに改善した方がいい面もありますが(私も悲観的なことを言ってしまう時もありますが)、その前に「研究は楽しく、やりがいのあることだ」ということを世間の皆さんに知ってもらいたいです。

研究者と言っても様々な形がある中で、私が大学の研究者になったのは、影響を与える範囲が広い(抽象度が高く一般化できる)研究ができると考えたからです。開発寄りの(具体性の高く一般化は困難な)研究ももちろん大事ですが、私はより一般化できる研究に携わりたいと思っていました。

ただ、大学教員になれるかどうかは時の運という要素も大きく、企業の研究者や国の研究機関で研究者になるという可能性もありました。いくら自分がなりたいと思っていても、自分の専門分野で募集がかからないとなれるものではありません。でも、想いを持ちながら行動しているうちに、そういう声がかかってきたりします。私の場合もそうでした。実現するかはともかく、「自分はこうしたい」という想いを密かに持ちつづけることが大事なのだと実感した経験でした。

材料研究の醍醐味とは

私は今でも自然散策や登山をしますが、小さい頃から自然が好きで、いつしか環境問題に興味を持つようになりました。その後、環境・エネルギーを中心に学べる早稲田大学 環境資源工学科に進学し、勉強する過程で、材料科学に面白さを感じるようになりました。

とくに非常用電源,自然エネルギーの電力平準化などに寄与する発電・蓄電デバイスに興味を持ち、学部では固体酸化物形燃料電池、修士・博士では、全固体リチウムイオン電池の研究に携わってきました。

少し合成条件を変えたり他の元素を入れたりするだけで、物性は様々に変わります。そこに材料科学の面白さがあると思います。全てが既に明らかになっている理論の通りになるわけではなく、まだたくさんの未知の世界が広がっています。その中で、試行錯誤を繰り返して優れた物性を示す材料を合成でき、さらにはエネルギーデバイスに応用できて優れた特性を示せた時には、すばらしい達成感を得ることができます。

研究者兼教育者として目指すもの

私はこれからもエネルギーデバイスに関連する材料研究に(電池に限定することだけでなく)携わっていきたいと思っています。様々な性能を上げることを目指した応用研究だけではなく、大学でしかできない波及効果の大きな基礎研究に力を入れていきたいです。性能を上げることに留まることなく、修士・博士で行ってきた反応メカニズムの解析経験も活かしながら、「なぜ?」を明らかにすることにこだわりたい。電池は身近な一方で、起きている反応はかなり複雑なので大変ではありますが、地道に継続することを意識して取り組んでいきたいと思っています。

一方で、大学教員は教育者としての役割もあります。学部、修士・博士の指導教員の先生方、研究者の方々に恵まれてきたこともあり、私が学生時代に感じた材料科学研究の楽しさを学生にも味わってもらえるように、導いてあげられる研究者になりたいと思っています。具体的な実験の指示ばかり出してしまうと作業になってしまうので、問いを残すために少しだけ補助線を引くイメージで、抽象的な話をするようにしています。これは微妙なさじ加減なので、まだ試行錯誤しているところです。

別の側面として、国立大学をはじめとした研究機関や研究者の環境に変化が起こりつつあります。現在の研究者は、大半の方々にとって遠い存在です。理想的には、研究者の顔が見えたり、研究内容に興味を持ってもらえたりと、科学そのものを身近に感じてもらえる状態に近づけていきたいです。

また、現代社会が抱える環境・エネルギー問題などの複雑な問題は、研究機関、行政だけでは解決できません。そのような問題解決の一助となる研究について、幅広い方々に身近に感じてもらうことが大切だと考えています。


A-Co-Laboについて

株式会社A-Co-Laboには、現在約100名のパートナー研究者が登録。それら研究者の持つ研究知(研究者のもつ知識や知恵。研究内容だけでなく、課題発見能力や課題解決能力なども含む)を企業の研究開発はもちろん、新規事業や様々な課題の解決に役立てています。

記事で紹介したパートナー研究者に話を聞いてみたい、自身がパートナーとして登録したいなどあれば、下記ホームページよりお気軽にご連絡ください。
A-Co-Labo HP:https://www.a-co-labo.co.jp/

またnote『エコラボnote』では、これまでの事例やQ&Aなども掲載しています。ぜひご覧ください。
https://note.com/a_co_labo/

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