関研究室 | 研究室紹介

研究室紹介
（研究室概要・研究室設備）

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研究室概要

工学院大学八王子校舎 5号館を中心に研究活動を推進しています。研究室のメンバー一人一人が主役となるよう、人が集まる居室は全て近接しており、学生同士及び教員との効率的な交流が図れるよう設計されています。先端的な研究活動は勿論のこと、学生の学術・教育的な成長及び人間的な成長も含め、「夢と目標を持った」研究室生活となるよう、教員・学生が一丸となり、研究室生活を過ごしています。

1名1台のデスクスペースが与えられた学生居室（左）

学生居室からの景色（右：八王子市街から高尾山などの山々までを眺められる絶景です）

研究室設備

2人用Ar置換グローブボックス（美和製作所製 DBO-2BL）: 電解質の調製や電池の作製などを含め、不活性雰囲気（露点：約-100℃）での実験が必要な際に力を発揮します。ボックス内には、精密天秤や温度可変のホットスターラー、全自動のコインセルかしめ機や熱分析用セル封入治具が配置されており、快適に実験できるようレイアウトされています。グローブが4つある2人用のため、細やかな秤量なども複数名で協力しながら実験できるようになっています。
電気化学測定用1人用Ar置換グローブボックス（美和製作所製 DBO-1B）: 不活性雰囲気下において極微量の界面反応領域でも直接的な電気化学計測ができるよう、微小電流オプションを持つ精密電気化学測定系がボックス内に導入されています。マイクロメーターレベルの反応点及びその観測を可能とするため、粗動・微動マニュピーレータやデジタルマイクロスコープをシステム化させ、これを可能としています。界面反応のメカニズム全容解明を目指して、温度変化機構をも実現できるよう、装置を改造中です。
卓上SEM/EDX（日本電子製 JCM-6000）: 作製した資料の表面情報を得るための走査型電子顕微鏡です。見た目の可愛らしさとは裏腹に、10,000倍程度の高倍率でも明瞭な表面形態を観察できます。本研究室では「イオン液体」のコーティングにより、生体試料などの表面形態も観察できるようになり、幅広い研究に役立てています。エネルギー分散型X線分析（EDX）機能も有しており、元素分析（定性・定量）、点分析、マッピング（元素分布の確認）なども可能です。
小型XRD（リガク製MiniFlex600）: デスクトップ型のX線回折装置です。粉末X線回折を中心として、物質の結晶構造を同定するために使用します。本研究室では電池材料に代表される大気中では不安定な物質であっても、Arグローブボックスに導入できる測定セルを用いる事により、安定したXRD測定を可能としています。
熱分析装置（リガク製Thermo plus EVO2、TG-DTAおよびDSC）: 不活性の窒素雰囲気下にて、熱重量分析および熱量分析を行うための装置群です。手元開閉で窒素ガスを制御できるようになっており、安全かつ高精度の実験データが得られるようになっています。示差熱天秤（TG-DTA）は温度変化をさせながら、その重量変化をmg以下のオーダーで測ることができ、物質の安定性や揮発性などを評価するために使用します。示差走査熱量計（DSC）は液体窒素の導入により-100℃付近から高温までの微小な熱ピークを捉えることができ、物質の正しい融点や、ポリマーのガラス転移温度などを評価することができます。
高精度電気化学測定装置（マルチポテンショスタット：Bio-Logic社製VSP×2台）: 作製した電池の充放電はもちろん、充放電などの間に交流インピーダンス計測をシーケンスとして入れることができるため、電池の連続運転に伴う劣化箇所の推定などが可能なスグレモノです。また、恒温槽との連動により温度可変測定についても全自動での測定が可能となっています。本研究室では電気化学の幅広い適用範囲拡大を目指して、電池以外のデバイス（例えば、熱電変換素子）などでの精密電気化学計測が可能となるよう、更なる整備を進めています。
充放電試験装置（北斗電工製SM8及びSD8 8ch×7ユニット）: 試作した電池（主に2032型コイン電池）の性能を把握するため、連続して定電流の充電・放電などを行わせる装置です。これにより、電池の容量・寿命・出力などの基本的な性能を把握し、今後の材料探索につなげています。多数の電池を同時に測定し、複数の学生が常に使うことになるため、その管理が極めて重要です。
オートマチックアプリケーター（三井電気精機製TC-1）: リチウム電池などの電極シートを作製するために、金属箔集電体上に電極ペースト（スラリー・インク）を均一に塗布する装置です。
熱間ロールプレス機 : 塗布した電極シートのパッキング密度を向上させるために、定厚の隙間を電動のローラーで通過させこれを圧着させる装置です。ヒーター機能も有しており、加熱しながらのプレス作業も可能です。
全自動式超低温ドライボックス（エクアールシー製McDry DXU-1001A）: 作製サンプル、保存サンプル、原料等を低湿度で保管する装置です。使用者やサンプル毎に区分けを行い、確実な品質・在庫管理を行うことに役立っています。
紫外可視分光光度計（日本分光製 V-630）: 分光された光を測定試料に照射し、試料を透過した光の強度を測定することで、試料の吸光度や透過率を測定します。これにより、試料の濃度などの定量分析が可能となります。当研究室では電池材料中の溶解物質の定量や、ソルバトクロミズム測定等に活用します。
赤外分光光度計（日本分光製 FT/IR-4700）: 試料に赤外光を照射し、透過または反射した光量を測定します。分子結合の振動や回転運動をエネルギーとして吸収し、分子構造や官能基情報をスペクトルとして得ることができます。当研究室では、不活性雰囲気下での測定を可能にするため、グローブボックスでの試料調製が可能な密閉型ATR（全反射測定）セルを有しており、反応・吸湿性の高い試料の測定も可能となっています。
温度可変型精密密度計（Anton Paar製 DMA5000）: 振動式のU字管内に液体サンプルを充填し、小数点下6桁までの精密な密度の温度依存性を自動で測定します。計算化学など、精密な物性値が要求される際にはこれを用い、極めて精度の高い物性値を測定することが可能となっています。
温度可変型スタビンガー粘度計（Anton Paar製 SVM3000）: 粘度と密度の温度依存性を同時に測定できます。基本的な物性値を同時に測定できるメリットは大きく、電解液やイオン液体等のデータ取得の際の足掛かりの装置とも言えます。
ペースト混錬装置・遊星型ボールミル（Japan UNIX、ナガオシステム）: 均一性が高く、滑らかな電極ペーストの作製や、微細化が必要な固体物質の粉砕などに使用します。
単粒子電極プローブ作製装置群（NARISHIGE、Nikon）: 電極活物質1粒子のプローブを作製するため、マイクロメーターオーダーの細線をガラス管に溶封し、これの先端研磨を行う装置です。作製の善し悪しは併設の実体顕微鏡システムで確認します。
固体電解質フィルム合成装置（SEN LIGHTS、SHIBATA）: 架橋基を有するようなモノマーを重合し、柔軟性の高い電解質フィルムとするため強力な紫外線を照射するための装置です。場合によっては、水分を吸収している場合もありますので、真空加熱を行え、グローブボックスへの導入も可能なガラスチューブオーブンも併設しています。
ドライボックス(DPA02A-R、日本オリオン)通常、電池は水分を極端に嫌うため、極度に湿度が低いドライルームや不活性雰囲気下で作成されます。このドライボックスの中には単粒子ラマン分光測定装置群や、電解液に使用される吸湿性の高い塩の粘度を測定する粘度計を導入しており、様々な実験がこの中で行えるようにしてあります。