ナノ材料：バッテリー製造におけるチタン亜酸化物の応用
発行日時：
2025-10-17
チタン亜酸化物（Ti₄O₇）は、マグネリ相ファミリーに属する無機機能材料である。その特有の物理的および化学的特性により、チタン亜酸化物は電池分野で広い応用が期待されている。
チタン亜酸化物（Ti₄O₇）は、マグネリ相ファミリーに属する無機機能材料です。その化学構造により、優れた導電性、耐食性、耐摩耗性、強い着色力など、一連の優れた特性が備わっています。 チタン亜酸化物 導電性添加剤、電極材料、および防食コーティングとして使用できます。その独特な物理的および化学的特性により、バッテリー製造において広範な応用が期待されています。
鉛蓄電池は、大幅に向上した寿命と容量により、重量を40％削減します。
鉛蓄電池では、酸化チタン亜酸化物が導電性添加剤として使用されています。これを鉛ペーストに配合することで、ペースト中の電流の移動速度を向上させるという課題を効果的に解決します。また、従来の鉛蓄電池の集電体には主に鉛合金製のグリッドが用いられていますが、この材料は密度が高く重く、さらに電池の稼働中に腐食しやすいという欠点があります。
対照的に、酸化チタン亜酸化物材料は、軽量性、高い機械的強度、化学的安定性、および優れた耐食性といった大きな利点を提供し、集電体の性能を大幅に向上させ、鉛蓄電池の応用に新たな道を開きます。
チタン亜酸化物はまた、PbO₂との結合強度を高め、充放電サイクル中においても孔の形状と多孔率を維持します。これにより、カソード活物質の成形性が向上し、活物質の利用率が高まります。実験によると、自動車用バッテリーに少量のチタン亜酸化物を添加することで、バッテリー容量を15～17％増加させることができるという結果が得られています。
グラファイトよりも耐久性が向上！寿命と容量が強化されました
リチウム電池分野において、酸化チタン亜酸化物は従来のスーパーピー石墨導電性粉末を置き換える形で、カソード用導電性添加剤として使用できます。この置き換えにより、カソード材料の導電性が向上し、電流分布の均一性も改善されるため、電池の放電電圧と放電エネルギーが増加します。予備試験では、放電電圧が5％向上し、それに伴い放電エネルギーも改善されることが示されています。
さらに、酸化チタン亜酸化物はリチウムイオン電池のアノード材料として機能し、グラファイトに代わって充放電サイクルによる静電容量の低下を抑え、高い容量と延長されたサイクル寿命を提供します。
導電性添加剤の新たな人気者
チタン亜酸化物の新エネルギー電池への応用も同様に注目に値する。例えば、チタン亜酸化物はバナジウムフロー電池における電極およびバイポーラープレート材料として、また燃料電池における電極材料として使用できる。一方、亜鉛空気電池では、その高い導電性と耐食性により、チタン亜酸化物が非常に有望な電極およびバイポーラー材料となる。
チタン亜酸化物は、優れた導電性、耐食性、化学的安定性により、バッテリー製造において幅広い応用が期待されています。従来の鉛蓄電池から最新のリチウム電池、さらには新エネルギー電池に至るまで、チタン亜酸化物は引き続きバッテリー技術の進歩と革新を牽引しています。
キーワード：
チタン亜酸化物,Ti₄O₇
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