2024/03/28 更新

写真a

イシガキ ノリカズ
石垣 範和
ISHIGAKI Norikazu
所属
大学院工学研究科 材料デザイン工学専攻 ナノ構造設計 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 マテリアル工学科
職名
助教

学位 1

  1. 博士(理学) ( 2019年3月   東北大学 ) 

研究キーワード 1

  1. 蓄電材料、全固体電池、薄膜電池

研究分野 6

  1. ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  2. ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料

  3. ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  4. ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性

  5. ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性

  6. ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料

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現在の研究課題とSDGs 1

  1. 蓄電固体界面の解析、材料開発

経歴 2

  1. 名古屋大学   助教

    2021年2月 - 現在

  2. 国立研究開発法人産業技術総合研究所   産総研特別研究員

    2019年4月 - 2021年1月

学歴 2

  1. 東北大学   理学研究科   物理学専攻

    2016年4月 - 2019年3月

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    備考: 博士課程後期3年の課程

  2. 東北大学   理学研究科   物理学専攻

    2016年4月 - 2019年3月

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    備考: 博士課程後期3年の課程

所属学協会 5

  1. 一般社団法人リン循環産業振興機構

    2023年4月

  2. 公益社団法人|電気化学会

  3. 日本固体イオ二クス 学会

  4. 公益社団法人|日本セラミックス協会

  5. 一般社団法人 日本物理学会

受賞 3

  1. 日本電子材料技術協会 第 56 回秋期講演大会 優秀賞

    2019年11月   5V を超え充放電する全固体薄膜二次 電の開発と充放電メカニズムの解明

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  2. 多元物質科学研究所 所長賞

    2016年12月   LiCoMnO4薄膜を用いた5Vを超える全固体薄膜リチウム電池

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  3. Best Poster Award

    2016年11月   All Solid State Lithium ion Battery with 5 V LiCoMnO4 Cathode material

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    受賞区分:国際学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:インド

 

論文 8

  1. Electrochemical Li<SUP>+</SUP> Insertion/Extraction Reactions at LiPON/Epitaxial Graphene Interfaces

    Yamamoto, S; Motoyama, M; Suzuki, M; Sakakibara, R; Ishigaki, N; Kumatani, A; Norimatsu, W; Iriyama, Y

    ACS NANO   17 巻 ( 17 ) 頁: 16448 - 16460   2023年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Nano  

    Redox reactions of the Li+ insertion/extraction from one to two interlayers of graphene (Gr) on area-defined single-crystalline SiC substrates are investigated using lithium phosphorus oxynitride glass (LiPON) as the solid-state electrolyte. Unlike an organic liquid electrolyte, this glassy electrolyte does not induce a reduction current and excludes the desolvation reaction of Li+. Gr electrodes with less than two Gr layers show a single reduction peak and one or two oxidation peaks below +0.21 V (vs Li+/Li), differing distinctly from those of graphite and multilayer Gr, which display multiple peaks (multiple stage transitions). However, this finding aligns with the conventional understanding that graphite stage structure transitions proceed with stepwise increases or decreases in the number of Gr layers between adjacent Li-inserted interlayers. Cyclic voltammetry measurements indicate the presence of surface capacity due to Li+ adsorption/desorption at the LiPON/Gr interface. Moreover, Li+ insertion and extraction induce different charge transfer resistances at the level of a single interlayer. These sensitive measurements are achieved using high-quality epitaxial Gr and LiPON electrolyte, which prevent the formation of a solid electrolyte interphase and the desolvation reaction of Li+. Similar measurements using bilayer Gr produced by chemical vapor deposition coupled with a Gr transfer method and an ethylene carbonate/dimethyl carbonate liquid electrolyte are not reliable. Thus, the proposed method is effective for electrochemical measurement of Gr electrodes with a controlled number of layers.

    DOI: 10.1021/acsnano.3c00158

    Web of Science

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    PubMed

  2. Fabrication of Oxide-Based All-Solid-State Batteries by a Sintering Process Based on Function Sharing of Solid Electrolytes 査読有り

    Sakakura, M; Mitsuishi, K; Okumura, T; Ishigaki, N; Iriyama, Y

    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES   14 巻 ( 43 ) 頁: 48547 - 48557   2022年10月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ACS Applied Materials and Interfaces  

    Garnet-type Li7La3Zr2O12 (LLZ) has advantages of stability with Li metal and high Li+ ionic conductivity, achieving 1 × 10-3 S cm-1, but it is prone to react with electrode active materials during the sintering process. LISICON-type Li3.5Ge0.5V0.5O4 (LGVO) has the advantage of less reactivity with the electrode active material during the sintering process, but its ionic conductivity is on the order of 10-5 S cm-1. In this study, these two solid electrolytes are combined as a multilayer solid electrolyte sheet, where 2 μm thick LGVO films are coated on LLZ sheets to utilize the advantages of these two solid electrolytes. These two solid electrolytes adhere well through Ge diffusion without significant interfacial resistance. The LLZ-LGVO multilayer is combined with a LiCoO2 positive electrode and a lithium metal anode through annealing at 700 °C. The resultant all-solid-state battery can undergo repeated charge-discharge reactions for over 100 cycles at 25 or 60 °C. The LGVO coating suppresses the increases in the resistance from the solid electrolyte and interfacial resistance induced by annealing by ca. 1/40. As with sulfide-based all-solid-state batteries, function sharing of solid electrolytes will be a promising method for developing advanced oxide-based all-solid-state batteries through a sintering process.

    DOI: 10.1021/acsami.2c10853

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  3. An appropriate reference and counter electrode in an all-solid-state battery using NASICON-structured solid electrolyte 査読有り

    Kee, Y; Suzuki, Y; Ishigaki, N; Motoyama, M; Kimura, Y; Amezawa, K; Iriyama, Y

    ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS   130 巻   頁: 107108 - 107108   2021年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Electrochemistry Communications  

    Anti-NASICON-structured Fe2(MoO4)3 (FMO) thin films are formed on NASICON-structured LATP solid-state electrolyte by pulsed laser deposition, and their electrochemical properties are investigated. The FMO thin films operate at 3.0 V flat voltage vs. Li/Li+ within the potential window of LATP. The apparent diffusion coefficient of the FMO thin film on LATP is almost consistent with that measured in a conventional organic liquid electrolyte (0.5–1.2 × 10-12 cm2 s−1) and stable and fast charge–discharge reactions are realized. These results indicate that FMO/LATP is appropriate as a reference and counter electrode for all-solid-state batteries using NASICON-structured LATP. Combining crystalline electrode-solid electrolytes with a similar framework structure at relatively low temperatures will play an important role in realizing reversible electrode reactions. An all-solid-state battery, FMO/LATP/LiCoO2, is developed to apply the FMO as a reference and counter electrode, and the SSB operates at 1.0 V without visible capacity fading.

    DOI: 10.1016/j.elecom.2021.107108

    Web of Science

    Scopus

  4. Tracer diffusion coefficients of Li+ ions in c-axis oriented LixCoO2 thin films measured by secondary ion mass spectrometry 査読有り

    G. Hasegawa, N. Kuwata, Y. Tanaka, T. Miyazaki, N. Ishigaki, K. Takada, J. Kawamura

      23 巻 ( 3 ) 頁: 2438 - 2448   2021年1月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1039/d0cp04598e

    PubMed

  5. Room temperature synthesis and phase transformation of lithium phosphate Li3PO4 as solid electrolyte 査読有り

    Norikazu Ishigaki, Junji Akimoto

    Journal of Asian Ceramic Societies     2020年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語  

  6. Tracer Diffusion Coefficients of Li Ions in LixMn2O4 Thin Films Observed by Isotope Exchange Secondary Ion Mass Spectrometry 査読有り

    Naoaki Kuwata, Gen Hasegawa, Daiki Maeda, Norikazu Ishigaki, Takamichi Miyazaki, Junichi Kawamura

    The Journal of Physical Chemistry C     2020年9月

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    記述言語:英語  

  7. Structural and Li-ion diffusion properties of lithium tantalum phosphate LiTa2PO8 査読有り

    Norikazu Ishigakia, Kunimitsu Kataoka, Daisuke Morikawa, Masami Terauchi, Kikuko Hayamizu, Junji Akimoto

    Solid State Ionics     2020年8月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.1016/j.ssi.2020.115314

  8. Effect of post-deposition annealing in oxygen atmosphere on LiCoMnO4 thin films for 5 V lithium batteries 査読有り

    Norikazu Ishigaki, Naoaki Kuwata, Arunkumar Dorai, Takashi Nakamura, Koji Amezawa, Junichi Kawamura

        2019年9月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.1016/j.tsf.2019.137433

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書籍等出版物 2

  1. リチウムイオン電池における高容量化・ 高電圧化技術と安全対策

    桑田 直明 , 石垣 範和 , 河村 純一 ( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第2章,第4節 5V級正極LiCoMnO4を用いた薄膜リチウム電池の開発とその特性)

    技術情報協会  2018年1月 

  2. リチウムイオン電池における高容量化・ 高電圧化技術と安全対策

    桑田 直明, 石垣 範和, 河村 純一( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第2章,第4節 5V級正極LiCoMnO4を用いた薄膜リチウム電池の開発とその特性)

    技術情報協会  2018年1月 

講演・口頭発表等 28

  1. 放射光による全固体電池の解析 招待有り

    石垣範和

    シンクロトロン光研究センターシンポジウム2023 12thNUSR Symposium  2024年1月15日  名古屋大学シンクロトロン光研究センター

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    開催年月日: 2024年1月

    会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:名古屋大学 野依記念学術交流館・カンファレンスホール  

  2. 全固体電池とリンとの関わりについて 招待有り

    石垣範和

    一般社団法人リン循環産業振興機構第5回機構セミナー  2023年10月31日  一般社団法人リン循環産業振興機構

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    開催年月日: 2023年10月

    会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:東京都日本橋  

  3. 前駆体を用いた酸化物固体電解質LiTa2PO8の合成と評価

    浜田実久,石垣範和,島颯一,矢島健,入山恭寿

    第32回無機リン化学討論会  2023年9月21日  日本無機リン化学会

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    開催年月日: 2023年9月

    会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:熊本  

  4. アンチペロブスカイト型固体電解質Li2OHBr/電極の界面反応

    吉川 慶佑, 石垣 範和, 本山 宗主, 入山 恭寿

    蓄電固体界面科学第3回若手勉強会  2022年10月 

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    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. Li3BO3添加によるLi3.5Ge0.5V0.5O4の高イオン伝導化

    伊藤 達彦, 坂倉 美雪, 石垣 範和, 本山 宗主, 入山 恭寿

    日本セラミックス協会2022年年会  2022年3月 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  6. AD法を用いたLi3.5Ge0.5V0.5O4被覆Li7La3Zr2O12基板の作製とその電池特性

    石垣 範和, 坂倉 美雪, 本山 宗主, 入山 恭寿

    電気化学会第89回大会  2022年3月 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  7. AD法を用いたLi3.5Ge0.5V0.5O4被覆Li7La3Zr2O12基板の作製とその電池特性

    石垣 範和,坂倉 美雪,本山 宗主,入山 恭寿

    電気化学会第89回大会  2022年3月 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  8. SiC上単一方位グラフェン/LiPON界面で起こる Li+挿入脱離反応

    山本 智士, 榊原 涼太郎, 石垣 範和, 本山 宗主, 乗松 航, 入山 恭寿

    蓄電固体界面科学第3回若手勉強会  2022年1月 

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    開催年月日: 2022年1月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  9. 反応性制御スパッタを用いたLCO/LiPON界面の低抵抗化

    白石 遼,石垣 範和,本山 宗主,入山 恭寿

    蓄電固体界面科学第3回若手勉強会  2022年1月 

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    開催年月日: 2022年1月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  10. アンチペロブスカイト型固体電解質Li2OHBrを用いた全固体リチウム電池の抵抗解析

    吉川 慶佑, M, K. Sugumar, 山本 貴之, 石垣 範和, 本山 宗主, 入山 恭寿

    第62回電池討論会  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  11. Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12の臨界短絡電流密度

    本山 宗主, 北川 瑞貴, 勝山 新, 石垣 範和, 入山 恭寿

    第62回電池討論会  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  12. SiC上単層グラフェン/LiPON界面に起こる Li+挿入脱離反応

    山本 智士,榊原 涼太郎,石垣 範和,本山 宗主,乗松 航,入山 恭寿

    第62回電池討論会  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  13. アンチペロブスカイト型固体電解質Li2OHBrを用いた全固体リチウム電池の抵抗解析

    吉川 慶佑,M. K. Sugumar,山本 貴之,石垣 範和,本山 宗主,入山 恭寿

    第62回電池討論会  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  14. Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12の臨界短絡電流密度

    本山 宗主,北川 瑞貴,勝山 新,石垣 範和,入山 恭寿

    第62回電池討論会  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  15. Li/酸化物系無機固体電解質界面の接触角測定

    杉浦 純基, 石垣 範和, 本山 宗主, 入山 恭寿

    電気化学会 東海支部・東北支部合同シンポジウム  2021年11月 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  16. Crystal Structure and Properties of Lithium-Ion conductingLiTa2PO8 国際会議

    Norikazu Ishigaki

    ICMaSS2021  2021年11月4日 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  17. Li/酸化物系無機固体電解質界面の接触角測定

    杉浦 純基,石垣 範和,本山 宗主,入山 恭寿

    電気化学会 東海支部・東北支部合同シンポジウム  2021年11月 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  18. Crystal Structure and Properties of Lithium-Ion conductingLiTa2PO8 国際会議

    Norikazu Ishigaki

    ICMaSS2021  2021年11月4日 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  19. Temperature Dependence of Critical Current Density for Li3.3La3Zr1.6Ta0.4O12

    A. Katsuyama, M. Kitawaga, N. Ishigaki, M. Motoyama, Y. Iriyma

    3rd Garnet Conference  2021年10月 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  20. Li+ Insertion/Extraction Reactions at LiPON/Graphene Interface on SiC(0001)

    S. Yamamoto, R. Sakakibara, N. Ishigaki, M.Motoyama, W. Norimatsu, Y. Iriyama

    3rd Garnet Conference  2021年10月 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  21. Temperature Dependence of Critical Current Density for Li3.3La3Zr1.6Ta0.4O12

    A. Katsuyama,M. Kitawaga,N. Ishigaki,M. Motoyama,Y. Iriyma

    3rd Garnet Conference  2021年10月 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  22. Li+ Insertion/Extraction Reactions at LiPON/Graphene Interface on SiC(0001)

    S. Yamamoto,R. Sakakibara,N. Ishigaki,M.Motoyama,W. Norimatsu,Y. Iriyama

    3rd Garnet Conference  2021年10月 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  23. SiC上グラフェン/LiPON界面におけるLi+挿入脱離反応

    山本智士, 榊原涼太郎, 石垣範和, 本山宗主, 入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  24. Li-Nb-P-O系薄膜電解質の作製とそのLiイオン挙動

    田村元, 山本貴之, 石垣範和, 本山宗主, 入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  25. Cu集電体/LiPON界面におけるLiの核生成に及ぼす温度の影響

    本山宗主, 廣田正陽, 石垣範和, 山本貴之, 入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  26. Li-Nb-P-O系薄膜電解質の作製とそのLiイオン挙動

    田村元,山本貴之,石垣範和,本山宗主,入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  27. SiC上グラフェン/LiPON界面におけるLi+挿入脱離反応

    山本智士,榊原涼太郎,石垣範和,本山宗主,入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  28. Cu集電体/LiPON界面におけるLiの核生成に及ぼす温度の影響

    本山宗主,廣田正陽,石垣範和,山本貴之,入山恭寿

    2021年電気化学会秋季大会  2021年9月8日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

  1. リチウムイオン伝導体の合成と評価

    研究課題番号:0351151-A  2023年4月 - 2024年3月

    2023年度 単年度研究助成  材料、エネルギー

    石垣範和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:その他

    直接経費:1800000円 )

  2. 建築物の蓄電拠点化にむけた酸化物全固体二次電池の開発

    2023年4月 - 2024年3月

    研究助成  材料、エネルギー

    石垣範和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:その他

    直接経費:1500000円 )

  3. リチウム二次電池用高電位正極材料の研究開発

    2022年12月 - 2023年12月

    クボタ若手研究者研究奨励制度  材料、エネルギー、金属

    石垣範和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:その他

    直接経費:1000000円 )

 

担当経験のある科目 (本学) 3

  1. 物理学実験

    2022

  2. 物理学実験

    2021

  3. 学生実験1

    2021