演題：ウイルスを見つける、作る、調べる：デルタウイルスの一例

日時：2023年8月24日(木)13：10－14：50

会場：西早稲田キャンパス　54館204室

講師：堀江　真行（大阪公立大学 獣医学研究科・教授、大阪国際感染症センター新興・再興感染症部門・部門長）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学部　電気・情報生命工学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：転移学習の基礎と重要度重み付き学習（仮）

日時：2023年9月20日(水)15:05－16:45

会場：西早稲田キャンパス　54号館　204教室

講師：松井　孝太（国立大学法人　東海国立大学機構　名古屋大学大学院　医学系研究科　講師）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料　直接会場へお越しください。

主催：先進理工学部　電気・情報生命工学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：分子の形と元素の性質を活用した多彩な発光分子の創製

日時：2023年9月4日(火)16：30－18：10

会場：西早稲田キャンパス55号館S棟　510室

講師：武田　洋平（大阪大学大学院工学研究科・准教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：化学遺産を基調にした「化学よもやま話」

日時：2023年9月9日(土)14：00－15：40

会場：西早稲田キャンパス　63号館2階　05会議室

講師：植村　榮（京都大学 名誉教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学部　応用化学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-300

演題：熱・換気回路網モデルによる技術の継承を期待して

日時： 2023年7月31日(月)15時15分～17時00分

会場：西早稲田キャンパス　57号館202教室 ⇒会場変更になりました。

講師：奥山　博康（神奈川大学名誉教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催・問合せ：創造理工学部　建築学科・建築学専攻

演題：未来への道：環境問題と技術開発の不確実性，そして，私たちの可能性

日時：2023年7月28日(金)16：00－17：40

会場：西早稲田キャンパス　62号館W棟　1階大会議室B

講師：平坂　雅男（特定非営利活動法人バイオミメティクス推進協議会　事務局長）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　化学・生命化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：歴史都市で建築する

日時：2023年7月18日(火)16時00分～17時40分

会場：西早稲田キャンパス　56号館104教室

講師：魚谷　繁礼（一級建築士・魚谷繁礼建築研究所　代表、京都工芸繊維大学　特任教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：創造理工学部　建築学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：天然資源からのモノづくり（研究開発の苦悩と歓喜）

日時：2023年7月20日(水)16：30－18：00

会場：西早稲田キャンパス　55号館S棟　6階ゼミ・会議室B（55-S-610）

講師：佐藤　誠造（株式会社ニッスイ中央研究所　健康基盤研究室　室長）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　化学・生命化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：水産をめぐる事情について～海洋環境の変化に対応した漁業に向けて～

日時：2023年7月19日(水)16：30－18：00  ⇒日程が変更しました。

会場：西早稲田キャンパス　55号館S棟　6階ゼミ・会議室B（55-S-610）

講師：山本　隆久（水産庁企画課企画班　課長補佐）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　化学・生命化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：「新反応開発：結合活性化から原子挿入まで」

日時：2023年11月8日(水)16：20－18：00

会場：早稲田大学　国際会議場　井深大記念ホール

講師：鳶巣　守（大阪大学大学院 工学研究科 応用化学専攻・教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：私の研究生活

日時：2023年7月7日(金)18:00-20:00

会場：Zoomによるオンライン講演会

講師：中　純夫（京都府立大学　名誉教授）

対象：学部生、大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：時間になりましたら下記よりご参加ください。

https://docs.google.com/forms/d/1XoLN5e21VZIXwkZBgmxHktON9WBc71dBW8m6aIViJEg/edit?ts=648de227

主催：創造理工学部　社会文化領域

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：Nonlocal PDE with state-dependent measures and coercive Hamiltonians

日時：2023年７月29日(木)16：40―18：20

会場： 西早稲田キャンパス 55号館N棟1階第２会議室

講師：Olivier Ley (Professor at Institut de Recherche Mathematique de Rennes)

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へ

主催：先進理工学研究科　物理学及応用物理学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-300

演題：L_n estimates for a class of degenerate or singular equations

日時：2023年6月29日(木)15：30-17：30

会場： 西早稲田キャンパス    55号館N棟1階第２会議室

講師：Hongjie Dong(Professor at Brown University)

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へ

主催：先進理工学研究科　物理学及応用物理学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：Necessity is the Mother of Invention: Natural Products and the Chemistry They Inspire

日時：2023年9月15日(金)16：30－18：10

会場：西早稲田キャンパス　62号館森村記念ラウンジ　(62号館1階)

講師：Sarah E. Reisman（カリフォルニア工科大学・教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：メタボロミクスの精密表現型解析への応用

日時：2023年7月14日(金) 17：00 – 18：40

会場：早稲田大学　120-5号館　121会議室

講師：福崎　英一郎（大阪大学大学院工学研究科　生物工学専攻　教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：早稲田大学 先進理工学部　生命医科学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：Breakthroughs in Solid Sorbents for CO2 Capture

日時：2023年7月18日(火)10：00－12：00

会場：西早稲田キャンパス　55館S棟610ゼミ室

講師：Jeong Gil Seo（Associate Professor, Hanyang Univ.）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：「糖質科学のすゝめ」

日時：2023年6月30日(金)15：05－16：45

会場：西早稲田キャンパス　56号館　1階101教室

講師：高橋　大介（慶應義塾大学理工学部応用化学科　准教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：最も有名ながん抑制遺伝子p53はどのようにがんを抑制するのか？

日時：2023年6月２2日(木)17：00－18：40

会場：西早稲田キャンパス　52号館　3階303号室

講師：大木 理恵子（基礎腫瘍学ユニット 独立ユニット長(国立がん研究センター)）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　化学・生命化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

A Novel, Completely Solid, Rechargeable Air Battery

 A benzoquinone-based negative electrode and solid Nafion polymer electrolyte are used in this first-of-its-kind battery

Solid-state batteries use solid electrodes and solid electrolytes, unlike the more commonly known lithium-ion batteries, which use liquid electrolytes. Solid-state batteries overcome various challenges associated with liquid-based batteries, such as flammability, limited voltage, unstable reactants, and poor long-term cyclability and strength. Making advances in this field, researchers recently demonstrated an all-solid-state rechargeable air battery composed of a redox-active organic negative electrode and a proton-conductive polymer electrolyte.

Metals are typically used as active materials for negative electrodes in batteries. Recently, redox-active organic molecules, such as quinone- and amine-based molecules, have been used as negative electrodes in rechargeable metal–air batteries with oxygen-reducing positive electrodes. Here, protons and hydroxide ions participate in the redox reactions. Such batteries exhibit high performance, close to the maximum capacity that is theoretically possible. Furthermore, using redox-active organic molecules in rechargeable air batteries overcomes problems associated with metals, including the formation of structures called ‘dendrites,’ which impact battery performance, and have negative environmental impact. However, these batteries use liquid electrolytes—just like metal-based batteries—which pose major safety concerns like high electrical resistance, leaching effects, and flammability.

Now, in a new study published in Angewandte Chemie International Edition on May 2, 2023, a group of Japanese researchers have developed an all-solid-state rechargeable air battery (SSAB) and investigated its capacity and durability. The study was led by Professor Kenji Miyatake from Waseda University and the University of Yamanashi, and co-authored by Professor Kenichi Oyaizu from Waseda University.

The researchers chose a chemical called 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (DHBQ) and its polymer poly(2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone-3,6-methylene) (PDBM) as active materials for the negative electrode due to their stable and reversible redox reactions in acidic conditions. In addition, they utilized a proton-conductive polymer called Nafion as the solid electrolyte, thereby replacing conventional liquid electrolytes. “To the best of my knowledge, no air batteries based on organic electrodes and solid polymer electrolyte have been developed yet,” says Miyatake.

After the SSAB was in place, the researchers experimentally assessed its charge–discharge performance, rate characteristics, and cyclability. They found that unlike typical air batteries that use a metallic negative electrode and an organic liquid electrolyte, the SSAB did not deteriorate in the presence of water and oxygen. Furthermore, replacing the redox-active molecule DHBQ with its polymeric counterpart PDBM formed a better negative electrode. While the per gram-discharge capacity of the SSAB-DHBQ was 29.7 mAh, the corresponding value of the SSAB-PDBM was 176.1 mAh, at a constant current density of 1 mAcm^-2.

The researchers also found that the coulombic efficiency of SSAB-PDBM was 84% at 4 C rate, which gradually decreased to 66% at 101 C rate. While the discharge capacity of SSAB-PDBM reduced to 44% after 30 cycles, by increasing the proton-conductive polymer content of the negative electrode, the researchers could significantly improve it to 78%. Electron microscopic images confirmed that the addition of Nafion improved the performance and durability of the PDBM-based electrode.

This study demonstrates the successful operation of an SSAB comprising redox-active organic molecules as the negative electrode, a proton-conductive polymer as the solid electrolyte, and an oxygen-reducing, diffusion type positive electrode. The researchers hope that it will pave the way for further advancements. “This technology can extend the battery life of small electronic gadgets such as smartphones and eventually contribute to realizing a carbon-free society,” concludes Miyatake.

Reference

Authors

Makoto Yonenaga¹, Yusuke Kaiwa², Kouki Oka^2,3, Kenichi Oyaizu², and Kenji Miyatake¹

Title of original paper

All-Solid-State Rechargeable Air Batteries Using Dihydroxybenzoquinone and Its Polymer as the Negative Electrode

Journal

Angewandte Chemie International Edition

DOI

10.1002/anie.202304366

Affiliations

¹Clean Energy research Center, Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
²Department of Applied Chemistry, Research Institute for Science and Engineering, Waseda University
³Center for Future Innovation (CFI) and Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University

Funding Information

This work was partly supported by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Japan, through Grants-in-Aid for Scientific Research (18H05515, 23H02058), MEXT Program: Data Creation and Utilization Type Material Research and Development Project (JPMXP1122712807), and JKA promotion funds from AUTORACE.

About Waseda University

Located in the heart of Tokyo, Waseda University is a leading private research university that has long been dedicated to academic excellence, innovative research, and civic engagement at both the local and global levels since 1882. The University has produced many changemakers in its history, including nine prime ministers and many leaders in business, science and technology, literature, sports, and film. Waseda has strong collaborations with overseas research institutions and is committed to advancing cutting-edge research and developing leaders who can contribute to the resolution of complex, global social issues. The University has set a target of achieving a zero-carbon campus by 2032, in line with the Sustainable Development Goals (SDGs) adopted by the United Nations in 2015.

To learn more about Waseda University, visit https://www.waseda.jp/top/en

About Professor Kenji Miyatake

Kenji Miyatake received his Ph.D. degree in chemistry from Waseda University in 1996. He was a Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) postdoctoral fellow at McGill University from 1999 to 2001. In 2001, he was offered an associate professor position at the Clean Energy Research Center at the University of Yamanashi, where he currently serves as a professor. He also holds a professor position in his alma mater since 2020. He is also a Fellow of the Royal Society of Chemistry.

演題：Immiscibility-driven Folding in Periodically Grafted Amphiphilic Polymer

日時：2023年7月18日(火)9：00－10：40

会場：西早稲田キャンパス　55S号館　510号室

講師：Ramakrishnan Subramaniam（Indian Institute of Science　教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000