2019/09/06
科学技术振兴机构（闯厂罢）
庆应义塾大学
东京大学
JST 戦略的創造研究推進事業において、庆应义塾大学 理工学部の緒明 佑哉准教授、沼澤 博道大学院生（当時）らの研究グループは、东京大学 大学院新領域創成科学研究科の五十嵐 康彦助教らと共同で、マテリアルズインフォマティクス（MI）により、リチウムイオン二次電池の負極となる有機材料の新たな設計指針を確立し、極めて少ない実験数で高容量?高耐久性の材料を得ることに成功しました。
电池の省资源化に向けて、金属を使わない有机材料が世界的に研究されています。リチウム电池やナトリウム电池などの负极材料の探索は従来、研究者の试行错误や経験と勘に頼らざるをえませんでした。
惭滨は一般に、大规模なデータ（ビッグデータ）に対して机械学习を行い、研究者の経験と勘の関与を减らすための手段です。実験科学者が小规模な自前のデータや経験知をどう活用するかは课题でした。
研究グループは、小规模でも比较的正确な実験データと実験科学者の経験と勘を融合した「実験主导型惭滨」の手法を研究し、これまでにもナノシート材料の収率向上などを达成してきました。
本研究では、まず16个の有机化合物について负极としての容量を実测し、容量を决定付けている少数の要因を、データ科学的手法の1つであるスパースモデリングで抽出しました。この学习结果に基づき、抽出した因子を変数とした容量予测式（予测モデル）を构筑しました。次に、市贩の化合物の中から、研究者の経験と勘も交えながら、负极としてある程度の容量が见込まれる11个の市贩の化合物を选び、実験をする前に容量の予测値を算出しました。予测値の高かった3个の化合物について容量を実测すると、2个の化合物で高容量を示しました。さらに、このうちの1つであるチオフェン化合物を重合すると、容量、耐久性、高速充放电特性が向上した高分子の负极材料を得ることができました。
本研究で确立した有机负极材料の设计指针は、さらなる性能向上を目指す上で重要となります。また、少ない実験データ、研究者の経験と勘、机械学习を融合し、高性能な材料の探索に成功したことで、実験科学と惭滨との融合が材料探索を効率化する手法の有効性が示せました。
本研究成果は、2019年9月6日（ドイツ時間）に国際科学誌「Advanced Theory and Simulations」のオンライン速報版で公開されます。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。