女性研究者紹介
名古屋工業大学 特任准教授

TAKEDA Hayami

生命・応用化学科 生命・物質化学分野
研究キーワード：化学電池　ジオポリマー

研究の概要

固相法、ゾルゲル法、水熱合成法などを用いて無機材料の合成を行い、XRD,SEM-EDX,TG-DTA,FT-IR，電気化学測定システムなどを用いて特性評価を行っている。また、実験とベイズ最適化法などの機械学習を併用し、効率的な高導電率材料の探索を行っている。

新規蓄電池材料の開発１

スマートフォン、タブレット端末などにリチウムイオン二次電池が使用されている。一般的に用いられているリチウムイオン二次電池には、有機電解液が用いられているが、この電解液が可燃性であるため、発火などのトラブルが発生している。そこで、安全性を向上させるために可燃性液体電解質を不燃性の固体電解質に置き換えた全固体電池の開発が行われている。電気自動車用など、リチウムイオン電池の大型化が求められており、安全性の高い全固体型リチウム電池のニーズが高まっている。また、コスト低減や高効率化のために、リチウムをナトリウムやマグネシウムに置き換えた蓄電池の開発も進められている。
所属する中山研究室では、計算的手法により電池に適する候補材料を選出し、その材料を実際に合成して、予測された電気特性の検証を行っている。この結果、Na₂V₃O₇が良好な電気特性を持つことが発見され、新規正極材料として期待される結果が得られた。また、ユビキタス元素で構成されるMg₀.₆Al₁.₂Si₁.₈O₆にMgイオン導電性があることが確認できた。

新規蓄電池材料の開発２

これまでに、電池材料の性能向上には、組成を複雑にすること、すなわち多種類の元素を含む組成にすることが有効と報告されている。しかしながら、実験によって、複雑組成の材料を合成し、その特性を評価するのには、多大な時間、労力、費用が掛かる。そこで、材料の探索をAIを用いて効率的に行うことが試みられるようになってきている。電池材料の探索におけるAI活用の有用性を検討するために、AIを用いた材料探索のシミュレーションを行った。その結果、網羅的に探索する方法に比べ、1/3程度の実験回数で最適組成を発見できることが明らかとなった。

新規建築材料の開発

2014年までは、橋本研究室において、産業廃棄物や未利用資源を有効利用するために、新規建築材料の開発に取り組んだ。新規建築材料として、ジオポリマーに着目した。ジオポリマーは、セメントと比べ製造時の二酸化炭素排出量が少なく、寿命が長いことから、低環境負荷材料として近年セメント代替材料として注目されているものである。このジオポリマーの付加価値を高めるために、調湿性や放射線遮蔽能を担持させる方法を開発した。また、意匠性を向上させるために天然鉱物の同様な発色機構を持つジオポリマー開発（https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23921002/）や、製造時の環境負荷を低減させるために海水を利用したジオポリマーについての特性評価（https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23921002/）を行った。

プロフィール

1993年　名古屋工業大学大学院工学研究科　博士前期課程修了
2007年　同大学環境材料工学科　非常勤研究員
2015年　京都大学　触媒・電池元素戦略拠点　研究員。
2019年　名古屋工業大学　しくみ領域　特任准教授。
現在に至る　博士（工学）日本セラミックス協会会員

業績

主要論文

  1. S.Hashimura, Y,Yamaguchi, H. Takeda*, N Tanibata, M. Nakayama,N. Niizeki, T. Nakaya,"Materials Informatics for Thermistor Properties of Mn-Co-Ni Oxides", J.Phys.Chem. C, 127,21665-21674 (2023)
  2. H.Fukuda, S.kusakawa, K.Nakano, N.tanibata, H.Takeda*, M. Nakayama. M. Karasuyama, I.Takeuchi, T. Natori, Y.Ono, "Bayesian optimization with trasfer learning for NASICON-type solid electrolytes for all- solid -state Li-metal batteries", RSC Adv.,12, 30696-30703 (2022)
  3. H. Takeda*, H. Fukuda, K. Nakano, S. Hashimura, N. Tanibata, M. Nakayama, Y. Ono, T. Natori, "Process optimisation for NASICON-type solid electrolyte synthesis using a combination of experiments and bayesian optimisation", Mater. Adv., 3, 8141-8148. (2022)
  4. Z. Yang, S. Suzuki, N. Tanibata, H. Takeda*, M. Nakayama, M. Karasuyama, I. Takeuchi, "Efficient Experimental Search for Discovering a Fast Li-Ion Conductor from a Perovskite-Type LixLa(1–x)/3NbO3 (LLNO) Solid-State Electrolyte Using Bayesian Optimization", J. Phys. Chem. C, 125, 1, 152–160 (2021).
  5. M. Harada, H. Takeda*, S. Suzuki, K. Nakano, N. Tanibata, M. Nakayama, M. Karasuyama, I. Takeuchi, "Bayesian-optimization-guided experimental search of NASICON-type solid electrolytes for all-solidstate Li-ion batteries", J. Mater. Chem. A. 8, 15103–15109 (2020)
  6. H. Takeda, K. Nakano, N. Tanibata, M. Nakayama,"Novel Mg-ion conductive oxide of μ-cordierite Mg0.6Al1.2Si1.8O6", Sci. Technol. Adv. Mater. 21,131-138 (2020)
  7. N. Tanibata, Y. Kondo, S.Yamada、M. Maeda, H. Takeda, M. Nakayama, T. Asaka, A. Kitajou, S. Okada, “Nanotube-structured Na2V3O7 as a Cathode Material for Sodium-Ion Batteries with High-rate and Stable Cycle Perfprmances”,Sci.Rep.8,17199 (2018)
  8. H. Takeda, S. Hashimoto, S. Honda and Y. Iwamoto, “The Coloring of Geopolymers by the Addition of Copper Compounds,” Ceram. Int. 40. 6503-6507 (2014).
  9. H. Takeda, S. Hashimoto, H. Matsui, S. Honda and Y. Iwamoto, “Rapid fabrication of high-dense geopolymers using a warm press method and its absorption ability for neutron irradiation,” Constr. Build. Mater. 50, 82-86 (2014).
  10. H. Takeda, S. Hashimoto, S. Honda and Y. Iwamoto, “In-situ Formation of Novel Geopolymer-Zeolite Hybrid Bulk Materials from Coal Fly Ash Powder, ” J. Ceram. Soc., Japan, 118, 771-774 (2010)

外部資金

  • 科研費　奨励研究　「ジオポリマー技術を用いた新規無機人工石建材の開発」（2011）
  • 科研費　奨励研究　「海水を利用したジオポリマー硬化体作製法の開発」（2013）
  • 科研費　若手研究　「実験とベイズ最適化を併用した蓄電池材料最適合成プロセス条件の合理的探索」（2021-2023）

工業所有権

  • 特開2023-33799 「酸化物及びその製造方法　固体電解質並びに全固体電池」発明者：福田紘子、武田はやみ、中山将伸，大野康晴
  • 特開2019-29087 　「二次電池用活物質」発明者：中山将伸，武田はやみ，近藤 祐生, 山田 祥平
  • 特許　6761981号　「高機械強度な漆喰成形体およびその製造方法」発明者：橋本忍，霜田航，武田はやみ，草譯 翔平
  • 特開2015-081872　「放射能遮蔽材料およびそれを用いた放射能遮蔽版の製造方法」発明者：橋本忍，武田はやみ，松井浩夢
  • 特開2011-126769　「ゼオライト担持固化体の製造方法」発明者：武田はやみ，橋本忍、岩田朋也
  • 特開2009-160553　「減圧下でのアスベスト建築廃棄物の低温加熱処理法およびそれにより得られた再生セメント」発明者：武田はやみ,橋本忍,藤正督