Applied Electrochemistry Lab. (Arai-Shimizu Lab.)

Electrochemistry (Electrodeposition, Intercalation, Rechargeable Batteries)

信州大学工学部物質化学科

応用電気化学研究室（新井･清水研究室）

Department of Materials Chemistry, Faculty of Engineering, Shinshu Univ.

複合めっきによる機能性材料の創製
（異種材料接合･熱伝導･電気伝導性材料などへの応用）下記は一例

Development of Functional Materials based on Electroplating Technique

　様々な機能性材料（熱・電気伝導体）の開発を行っています。下記はその一例です。地球温暖化対策としてのCO2削減と省エネルギー化が求められています。自動車などの移動体のCO2排出量は世界のCO2排出量のおよそ20 %を占めています。自動車産業では単一の鋼板製車体が多くを占めていて、自動車の軽量化に向けた各種構造材料の特徴を生かした適材適所の材料配置、マルチマテリアル化の推進が進んでいます。鉄鋼をしのぐ強度と軽量の2つの性質をあわせもつCFRP（炭素繊維強化樹脂）を車体材料として用いることにより自動車の約55~80%の軽量化が期待され、これに基づく燃費向上によりCO2排出量を削減できる可能性があります。私たちの研究室では、複合めっき技術を駆使して表面を粗面化した鉄鋼と樹脂との密着性強化に取り組んでいます。

その他、複合めっき法を用いて様々な機能性材料（熱・電気伝導体）の開発を行っています。例えば、最近では非シアン系Agめっき浴とのCO2排出量のおよそ20 %を占めています。自動車産業では単一の鋼板製車体が多くを占めていて、自動車の軽量化に向けた各種構造材料の特徴を生かした適材適所の材料配置、マルチマテリアル化の推進が進んでいます。鉄鋼をしのぐ強度と軽量の2つの性質をあわせもつCFRP（炭素繊維強化樹脂）を車体材料として用いることにより自動車の約55~80%の軽量化が期待され、これに基づく燃費向上によりCO2排出量を削減できる可能性があります。

Refs.)

・S. Arai et al., Advanced Engineering Materials, 22 (2020) 2000739.

・S. Arai et al., Metals, 11 (2020) 591.

・S. Arai et al., Materials Letters, 261 (2020) 126993.

・S. Arai et al., Journal of The Electrochemical Society, 164 (2) (2017) D72−D74.

・S. Arai et al., Journal of The Electrochemical Society,163(14) (2016) D774−D779.

・S. Arai et al., Journal of The Electrochemical Society, 163 (2) (2016) D54−D56.

・S. Arai et al., Journal of The Electrochemical Society, 162 (1) (2015) D68−D73.

・S. Arai et al., Surface and Coatings Technology, 254 (2015) 224−229.

・Z. Zhang et al., Journal of Alloys and Compounds, 816 (2020) 152585.

金属電析・インターカレーション（蓄電池反応への展開）
～水系・非水系・イオン液体（室温溶融塩）などから～

Rechargeable Batteries / Electrodeposition

再生可能エネルギーの有効活用に基づく低炭素社会の実現に向けて、蓄電池に関する研究に取り組んでいます。

また、室温溶融塩中での電析反応において、イオン液体のカチオン・アニオン構造効果がもたらす効果についても検討しています。

1) 多価カチオン二次電池

-1) Mg, Ca, Znイオンなど多価イオンの可逆的な挿入脱離反応の試み

-2) 可逆的なMg析出－溶解反応を可能にする人工SEIの構築

2) めっき／電析

-1) 水系・非水系めっき

-2) イオン液体（室温溶融塩）のカチオン･アニオン構造がおよぼす金属析出形態への影響

-3) 卑金属電析

3) プロトン二次電池（活物質探索・プロトン伝導電解液の検討／活物質溶出抑制など）

4) その他

-1) リチウム二次電池用Si負極（Czochralski法により調製した不純物ドープSiなど）

-2) 炭酸イオンの電気化学的利用

-3) 有害なイオンの電気化学的除去（環境保全）

Refs.)

・M. Shimizu et al., The Journal of Physical Chemistry C, 127 (2023) 17677–17684.

・M. Shimizu et al., ChemElectroChem, 9 (2022) e202200016.

・M. Shimizu et al., Physical Chemistry Chemical Physics, 23 (2021) 16981-16989.

・M. Shimizu et al., ACS Applied Energy Materials, 4 (2021) 7922-7929.

・M. Shimizu et al., The Journal of Physical Chemistry C, 124 (2020) 13008–13016.

・M. Shimizu et al., RSC Advances, 9 (2019) 21939–21945.

・M. Shimizu et al., Journal of The Electrochemical Society, 166 (10) (2019) A2242–A2244.

・M. Shimizu et al., Physical Chemistry Chemical Physics, 21 (2019) 7045–7052.
・M. Shimizu et al., ACS Applied Energy Materials, 1 (2018) 6865–6870.

・M. Shimizu et al., Journal of The Electrochemical Society, 165 (13) (2018) A3212–A3214.

・M. Shimizu et al., Physical Chemistry Chemical Physics, 20 (2018) 1127–1133.
・M. Shimizu et al., ACS Omega, 2(8) (2017) 4306–4315.

・M. Shimizu et al., Physical Chemistry Chemical Physics,18 (2016) 5139−5147.

・M. Shimizu et al., The Journal of Physical Chemistry C,119(6) (2015) 2975−2982.

・M. Shimizu et al., The Journal of Physical Chemistry C, 121 (2017) 27285–27294.

・M. Shimizu et al., Materials Letters, 220 (2018) 182–185.

・M. Shimizu et al., Journal of The Electrochemical Society, 167 (2020) 070516.