チタン箔の厚さは0.01mm

Firmetal, 2025-11-5 10:22:00 PM

厚さ0.01mmのチタン箔は、極薄チタン箔の部類に入ります。0.01mm(10マイクロメートル)は、髪の毛の直径の約1/6~1/8程度です。そのため、非常に柔らかく、優れた柔軟性を備えています。薄いにもかかわらず、金属チタンの高い強度を保持しており、同じ厚さの多くの金属箔よりも強度があります。酸、アルカリ、海水、大気腐食に対する耐性など、チタン金属本来の特性を継承しています。純チタンは生体適合性に優れた金属として認められており、医療分野での使用に適しています。この極薄箔材料の製造、スリット加工、そしてハンドリング(ピックアップ)には、極めて高度なプロセス要件が求められ、シワ、傷、破れが発生しやすいという問題があります。

例えば、厚さ0.01mmの超薄チタン箔は、新エネルギー電池の集電体など、ハイテク・高精度分野に応用されており、現在、最も大きく重要な応用分野となっています。リチウムイオン電池、特に新世代固体電池や高性能リチウム電池では、チタン箔が負極(または正極)の集電体として使用され、従来の銅箔やアルミ箔に代わる材料として使用されています。チタン箔は、優れた安定性、耐腐食性、そして新しい電極材料との適合性を備えています。

厚さ0.01mmのチタン箔を集電体として使用することの最大のメリットは、従来の集電体が腐食する可能性のある、一部の高電圧・高エネルギー密度電池システム(高電圧正極材料や特定の新しい電解質を使用するシステムなど)にあります。銅箔は高電圧正極側で酸化されやすく、アルミ箔は低電圧負極側でリチウムと合金を形成します。チタンは表面に緻密で安定した酸化チタン(TiO₂)不動態膜を形成し、低電位から高電位までの広い電気化学領域において優れた耐食性を発揮します。そのため、チタン箔は「バイポーラ集電体」として機能します。つまり、同じ箔の片面に正極材料を、もう片面に負極材料を塗布することで、セル構造を簡素化し、エネルギー密度を向上させることができます。チタンは化学的に不活性であるため、これらの新しい電解質との適合性が向上し、電池の長期サイクル寿命と安全性を確保します。

電池の充放電過程において、活物質は体積膨張と収縮を起こし、集電体に繰り返し応力がかかります。この応力は、集電体の疲労破壊や活物質からの剥離につながる可能性があります。チタンの強度は、アルミニウムや銅よりもはるかに高いです。厚さ0.01mmのTi箔Gr.1またはGr.2は非常に薄いですが、その機械的強度はこれらの応力に耐えるのに十分なため、破損のリスクを低減し、電池のサイクル寿命を延ばします。同時に、表面処理によって表面と活物質との密着性を高めることができます。現在、0.01mmのTi箔集電体はすべての電池に使用されているわけではなく、主に次世代リチウムイオン電池、特に高電圧正極材料(リチウムリッチマンガン系など)を使用する電池などのハイエンド分野をターゲットとしています。固体電池は、固体電解質と互換性のある理想的な集電体材料です。スーパーキャパシタは、極めて高い電力密度とサイクル寿命が求められる用途で使用されます。

新エネルギー電池の集電体として厚さ0.0004インチのTi箔を使用することは、未来を見据えた高性能な技術ソリューションです。コストと導電性をある程度犠牲にすることで、耐食性、構造強度、安全性、そして新しい化学システムとの互換性において大きなメリットを得ています。チタン加工技術の進歩とコスト削減、および高エネルギー密度と高安全性に向けたバッテリーシステムの発展により、集電体分野における極薄チタン箔の応用展望は非常に広くなっています。

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