Interview
リチウム電池に代わる次世代蓄電池で未来のエネルギー問題を解決
芝浦工業大学 工学部 准教授
木須 一彰 先生
豊富な資源「カルシウム」の可能性
私の研究は、次世代蓄電池（バッテリー）の開発と、その材料に関するものです。蓄電池とは、電気エネルギーを蓄えて必要なときに放出する装置で、スマートフォンや電気自動車など、私たちの生活に欠かせない技術です。しかし、現在使われているリチウムイオン電池は、限られた資源であるリチウムを使っているため、将来的な安定供給や価格高騰が心配されています。そこで、リチウムに代わる材料を使った次世代蓄電池の研究が世界中で盛んに行われています。例えば、カルシウムやマグネシウムなど、地球上に豊富に存在する元素を使った蓄電池にも注目が集まっています。これらの材料は、リチウムよりも安価で、持続可能な資源であり、これらを使うことで、将来のエネルギー供給の安定化に役立つと考えています。
私が特に研究しているのは、カルシウム蓄電池です。カルシウムは、電気を効率よく蓄えるポテンシャルを持っており、さらに豊富な資源なので、長期的にコストを低く抑えられるメリットがあります。しかし、カルシウム蓄電池はまだ発展途上の技術です。現在は、より高い性能と安定性を実現するために、どのような材料や設計が最適かを研究しています。例えば、カルシウムが効率よくエネルギーをやりとりできる新しい電極材料や、長持ちする電解質の開発に取り組んでいます。このような研究が進むことで、私たちが未来に直面するエネルギー問題の解決に貢献したいと考えています。
小さい頃から身近な遊び道具だった電池
私は子どもの頃から、ブロックや廃材を使ってものを作ることが好きで、何かを組み立てたり、新しいものを生み出したりすることに興味を持っていました。その延長で、ナノレベルでのものづくりができると考え、化学の道に進もうと高専へ進学しました。また、電池は小さい頃から身近な遊び道具で、豆電球を光らせたり、モーターを回したりして、エネルギー供給の仕組みを体験していました。時には、電池をいじり過ぎて「感電らしきこと」も経験したことがあります。そんな風に、電池は私にとって馴染み深く、ナノレベルで研究を行うことには、特別なワクワク感がありました。研究を始めるきっかけとして、「自分の独自の技術が活かせて、誰もまだ挑戦していないけれど、将来の価値がありそうなテーマ」と出会う、というケースがあります。私が現在取り組んでいるカルシウム蓄電池の研究は、まさにその一つです。自分が持っている技術と新しい挑戦が重なった時、そのテーマに取り組むことが研究の楽しさでもあり、成果につながることが多いです。カルシウム蓄電池の研究も、そのような偶然の出会いからスタートしました。
ナノやミクロの世界をコントロールする面白さ
蓄電池の研究は、化学や物理といったさまざまな学問の知識を組み合わせて進めるものです。自分の手で材料を合成し、それを実際に使って蓄電池を作り上げる過程は、まさに「ものづくり」の楽しさを感じられる部分です。実験室で自分が作った材料が、エネルギーを貯めたり放出したりする様子を見ることができるのは、ワクワクします。特に蓄電池の研究では、電気化学という分野の手法を使います。材料や蓄電池に、電流や電圧を加えることで、目には見えないナノやミクロの世界に自分の意思で変化を与えることができます。その変化を観測し、どのように電池が動作しているかを確認できる瞬間は、面白いと感じます。このように、目に見えないほど小さな世界に働きかけ、それをコントロールできることは、研究の大きな魅力です。
さらに、自分の研究が将来、誰かの役に立つかもしれないと考えると、それが大きなやりがいにつながります。例えば、開発した優れた蓄電池が電気自動車やスマートフォン、再生可能エネルギーの蓄電システムなどに使われ、社会に貢献できる可能性があると思うと、とても励みになります。もし、自分の研究成果が世の中に広く使われるようになったら、それは嬉しいことです。また、学生と一緒に議論しながら研究を進められることも、非常に楽しい部分です。蓄電池の研究は、電気やエネルギーの流れなど、目に見える形で理解できるため、学生たちも早い段階で議論に参加できるようになります。これにより、チームとして一つの目標に向かって進めるのも魅力の一つです。お互いにアイデアを出し合い、試行錯誤しながら新しい発見をしていくプロセスは、研究者にとっての大きな喜びです。
木須先生からのメッセージ
大学へ進学後は、皆さん自身の選択で学ぶことが増えていきます。自分に合った領域に進むことで、学びがより楽しく、充実したものになるでしょう。ただし、自分に何が向いているかを知るためには、まずは「やってみる」ことが大切です。もし時間に余裕があるなら、最初から選り好みせず、いろいろなことに挑戦してみてください。思いがけず、自分にぴったりなものに出会うことがあるかもしれません。例えば、最初はあまり興味がなかった分野でも、実際に触れてみると意外と楽しいと感じることがあります。そういった経験は、後になって自分の進む道を選ぶときに役立ちます。また、長く続けることで見えてくる楽しさもあります。昔から続く活動（スポーツや武術、音楽など）には、深く取り組むことで初めてわかる面白さが秘められています。しかし、短期間触れただけでは、その魅力に気づかないことも多いです。大学では、何かにじっくり取り組む時間が比較的たくさんあります。この時間を活かして、いろいろなことに広く挑戦しながら、興味を持った分野には深く取り組んでみることをお勧めします。自分の興味や情熱を追求できる環境で、素晴らしい学びとの出会いがあることを願っています。努力を重ねることで、自分にとっての「楽しい学び」を見つけ、未来の可能性を広げていってください。
芝浦工業大学 工学部
https://www.shibaura-it.ac.jp/faculty/engineering/index.html
木須 一彰先生の研究室
https://www.shibaura-it.ac.jp/faculty/laboratory/00329.html
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