Титановый субоксид (Ti₄O₇) — это неорганический функциональный материал, относящийся к семейству фаз Магнели. Его химическая структура придаёт ему ряд выдающихся свойств: превосходную проводимость, коррозионную стойкость, износостойкость, высокую окрашивающую способность и так далее. Титановый субоксид может использоваться в качестве проводящей добавки, материала для электродов и антикоррозионного покрытия. Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам, он демонстрирует широкие перспективы применения в производстве аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы достигают снижения веса на 40% при значительно увеличенном сроке службы и емкости.

В свинцово-кислотных аккумуляторах субоксид титана используется в качестве проводящей добавки. Вводя его в свинцовую пасту, он эффективно решает задачу повышения скорости миграции тока внутри пасты. Кроме того, в традиционных свинцово-кислотных аккумуляторах в качестве токопроводящих элементов преимущественно применяются решётки из свинцового сплава. Однако этот материал плотный, тяжёлый и склонен к коррозии во время эксплуатации батареи.

Напротив, материал из субоксида титана обладает значительными преимуществами, такими как лёгкий вес, высокая механическая прочность, химическая стабильность и сильная устойчивость к коррозии, что существенно повышает эффективность токосъёмников, открывая новый путь для применения свинцово-кислотных аккумуляторов.

Субоксид титана также повышает прочность сцепления с PbO₂, сохраняя форму пор и их пористость во время циклов зарядки и разрядки. Это улучшает формоустойчивость активного материала катода и увеличивает степень использования активного материала. Эксперименты показывают, что добавление небольшого количества субоксида титана в автомобильные аккумуляторы может повысить ёмкость батареи на 15–17%.

Более прочный, чем графит! Увеличенный срок службы и емкость

В области литиевых батарей субоксид титана может использоваться в качестве проводящей добавки для катода, заменяя традиционный проводящий графитовый порошок Super-P. Такая замена повышает проводимость материала катода и улучшает однородность распределения тока, что увеличивает разрядное напряжение и энергию разряда батареи. Предварительные испытания показывают рост разрядного напряжения на 5%, что соответствует улучшению энергии разряда.

Кроме того, субоксид титана может служить анодным материалом для литий-ионных батарей, заменяя графит и снижая спад ёмкости, вызванный циклами заряда-разряда, обеспечивая высокую емкость и увеличенный срок службы.

Новый фаворит среди проводящих добавок

Применение субоксида титана в аккумуляторах новых источников энергии также заслуживает внимания. Например, субоксид титана может использоваться в качестве электрода и материала биполярных пластин в ванадиевых проточных батареях, а также в качестве материала электродов в топливных элементах. В цинк-воздушных батареях его высокая проводимость и коррозионная стойкость делают субоксид титана крайне перспективным материалом для электродов и биполярных пластин.

Субоксид титана демонстрирует широкий потенциал применения в производстве аккумуляторов благодаря своим выдающимся электропроводности, коррозионной стойкости и химической стабильности. От традиционных свинцово-кислотных батарей до современных литиевых аккумуляторов и новых энергетических батарей субоксид титана продолжает способствовать прогрессу и инновациям в области аккумуляторных технологий.