| 研究実績の概要 |
金属空気電池は、空気中の酸素を正極活物質とするため高いエネルギー密度が期待できるものの、電池の充電時に空気極で起こる酸素発生反応により、空気極を構成するカーボンブラックが酸化分解することが問題である。そこで本研究では、酸素発生反応に対して安定なカーボン代替材料を導電性酸化物を中心に検討した。カーボン代替の導電性酸化物としては、Nbドープ二酸化チタン（Nb-TiO2）を検討した。ルチル相ーアナターゼ相混在型二酸化チタンと水酸化ニオブの混合粉末を溶融塩処理することにより、ガス拡散性に優れたワイヤー状Nb-TiO2の合成に成功した。さらに、水素化物を用いた低温固相還元法により、得られたワイヤー状Nb-TiO2の微細構造を損なうことなく、ワイヤー状Nb-TiO2への電子導電性付与に成功した。得られたワイヤー状Nb-TiO2は酸素発生反応に対して安定であり、La-Ni系ぺロブスカイト型酸化物の担持により酸素発生活性が向上した。Nb-TiO2の次に、グラフェンをカーボン代替材料として検討した。グラフェンをグラファイトの化学剥離により合成し、酸素発生電流に対する安定性を評価した。その結果、グラフェンはカーボンブラックと同じ炭素で構成された材料であるものの、酸素発生反応に対して非常に安定であり、しかもNb-TiO2に比べて放電反応（酸素還元反応）に対する活性が高いことを見出した。さらに、グラフェンの酸素発生反応活性の向上にはLaNiO3, Fe-Ni LDH, N2Co2O4などのNi系化合物が有効であることを見出した。
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