HOME > Profile > MATSUDA, Shoichi
- Team Leader, Automated Electrochemical Experiments Team, Battery and Cell Materials Field, Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
- Team Leader, Automated Robotic Experiments Team, Center for Advanced Battery Collaboration, Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
- Address
- 305-0044 1-1 Namiki Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Accepting Students
Research
Data-driven material discovery has recently become popular in the field of next-generation secondary batteries. However, it is important to obtain large, high quality data sets to apply data-driven methods such as evolutionary algorithms or Bayesian optimization. Combinatorial high-throughput techniques are an effective approach to obtaining large data sets together with reliable quality. In the present study, we developed a combinatorial high-throughput system (HTS) with a throughput of 1000 samples/day. The aim was to identify suitable combinations of additives to improve the performance of lithium metal electrodes for use in lithium batteries. Based on the high-throughput screening integrated with data scientific technique, over 10,000 samples, a specific combination of five additives was selected that drastically improved the coulombic efficiency (CE) of a lithium metal electrode. Importantly, the CE was remarkably decreased merely by removing one of these components, highlighting the synergistic basis of this mixture. The results of this study show that the HTS presented herein is a viable means of accelerating the discovery of ideal yet complex electrolytes with multiple components that are very difficult to identify via conventional bottom-up approach.
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Kei NISHIKAWA, Takuya MASUDA, Yibin XU, Yoshitaka TATEYAMA, Shoichi MATSUDA, Shuji NAKANISHI, Shotaro HANADA, Yoshiharu MUKOUYAMA, Toshihiko MANDAI, Naoaki KUWATA, Tsuyoshi OHNISHI, Kiyoshi KANAMURA. Global Trends in Battery Research and Development: The Contribution of the Center for Advanced Battery Collaboration. Electrochemistry. 93 [6] (2025) 25-71059 10.5796/electrochemistry.25-71059 Open Access
- Ryo Toyama, Ryo Tamura, Shoichi Matsuda, Yuma Iwasaki, Yuya Sakuraba. Autonomous closed-loop exploration of composition-spread films for the anomalous Hall effect. npj Computational Materials. 11 [1] (2025) 329 10.1038/s41524-025-01828-7 Open Access
- Marcela Calpa, Kei Kubota, Jittraporn Saengkaew, Shoichi Matsuda, Kazunori Takada. The role of grain boundaries in suppressing particle fracture in Li-rich layered oxide cathode materials. Journal of Power Sources. 634 (2025) 236473 10.1016/j.jpowsour.2025.236473
Presentations
- 高橋 有紀子, 田村 亮, 長尾 浩子, キューレッシュ ニキーター, 小川 大介, セペリ アミン ホセイン, 吉川 英樹, 佐々木 悠太, 葛西 伸哉, 松田 翔一. データ駆動によるFePtグラニュラー薄膜の最適化. 金属学会春季(第178回)講演大会. 2026 Invited
- Marcela, Calpa, MATSUDA, Shoichi, TAKADA, Kazunori. High-Capacity and Stable Mn-Based Cation-Disordered Rocksalt Oxide Cathodes for All-Solid-State Lithium Batteries. 2nd International Symposium on Solid State Chemistry (ISSSC-2025). 2025
- Marcela, Calpa, KUBOTA, Kei, MATSUDA, Shoichi, TAKADA, Kazunori. Mitigating Particle Fracture in Li-rich Layered Oxide Cathode Materials. The 66th Battery Symposium in Japan. 2025
Published patent applications
Society memberships
電気化学会
Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
電気化学スマートラボによる次世代蓄電池材料開発の加速
次世代蓄電池,リチウム空気電池,電解液,水電解,メッキ
Overview
高エネルギー密度な蓄電池や水電解による水素製造の早期社会実装に向けて、電気化学材料の探索手法の高度化に対する期待は非常に高い。これまでに、大規模なデータベースが利用可能な結晶性の固体材料については、計算化学とデータ科学が連携したバーチャルスクリーニングにより材料開発の高速化が実証されている。一方で、非結晶性の蓄電池電極材料や電極触媒材料、電解液材料においては、データ科学的手法により高速・効率的に新材料探索を行うための物性データが揃っていないのが現状である。そこで、我々は、自動実験ロボットを積極的に利用し、様々な実験プロセスをハイスループット化し、大規模な実験データを短時間での取得を可能としている。取得した一連の実験データ群に対して、データ科学的手法を適用することで、革新的な電気化学材料の早期発見を主目的として研究を進めている。
Novelty and originality
電気化学材料開発において、新規材料探索の自動化・高速化に対するニーズは高く、特に、実験の自動化・ハイスループット化に関する期待は高い。このようなニーズに対して、ロボット技術を活用した実験の自動化により、作業の高速化・高精度化が可能となる。ハイスループット実験により得られた大量のデータに対して、機械学習を代表とするデータ科学的手法を適用することで、新材料発見の時間やコストの削減が可能となる。我々は、これまでに、蓄電池用電解液材料を対象として、電気化学自動実験ロボットとデータ科学が連携した独自の材料探索手法を開発してきた。
Details
Summary
次世代蓄電池用電解液をターゲットとして、電気化学自動実験ロボットとデータ科学が連携した独自の材料探索手法を開発し、その有効性を実証してきた。本手法は、蓄電池以外の様々な電気化学材料などにも適用可能であり、水電解材料やめっき材料への展開を進めている。併せて、高エネルギー密度蓄電池セル特有の課題解決に向けた研究開発も進めている。



