鈮酸鈦,英文簡稱TNO,一種鈦鈮氧化物,外觀為白色粉末狀,化學式為TiNb2O7。鈮酸鈦是一種嵌脫鋰材料,鋰離子脫嵌過程中晶胞體積變化小,具有化學穩定性好、熱穩定性好、工業電壓高等特點,可以用作鋰離子電池負極材料,理論比容量高于石墨負極,且可避免電解液分解,能夠提升電池充放電速度、循環穩定性以及安全性,開發應用價值大。
為實現碳中和目標,全球新能源產業發展迅速,電動汽車是重要組成部分,目前影響消費者購買電動汽車的主要因素是續航里程與充電速度。當前,鋰離子電池憑借容量大、倍率好、自放電低等優點成為電動汽車動力電池的主流產品,因此進一步提高能量密度、循環壽命、充電速度成為鋰離子電池技術升級趨勢。負極材料是鋰離子電池不可或缺組成部分,成本占比在15%左右,直接影響電池的續航能力、安全性等性能。
根據新思界產業研究中心發布的
《2024-2029年中國鈮酸鈦(TNO)負極材料行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,普通鈮酸鈦材料禁帶寬度較寬、電子導電性較差,一般會對其進行改性,再用作負極材料。鈮酸鈦改性方法較多,例如利用釹、鑭等稀土材料進行摻雜,與碳氣凝膠進行復合,與過渡金屬氧化物進行復合,采用碳包覆手段,構建微納化/三維導電骨架等。以稀土摻雜為例,釹摻雜鈮酸鈦負極材料可以提高鋰離子擴散系數、倍率性能、可逆比容量、循環穩定性等參數。
在我國,鈮酸鈦負極材料相關研究機構不斷增多,主要有哈爾濱工業大學、西安交通大學、海南大學、江西師范大學、東北大學、深圳大學、寧波大學等。2024年2月,上海交通大學團隊采用鑭摻雜的快離子導體鈮酸鈦(TNO)作為石墨負極的涂層材料,實現鋰離子電池快充以及循環穩定性,成果發表于Nano Letters;2023年4月,河南電池研究院有限公司、河南師范大學公開了“一種鋰離子電池鈮酸鈦-鐵酸鋅復合負極材料及其制備方法”的發明專利。
新思界
行業分析人士表示,我國鈮酸鈦負極材料相關研究與生產企業主要有湖北鋰諾新能源科技有限公司、北方奧鈦納米技術有限公司、桐鄉華創三同科技發展有限公司等,華創三同可提供純度≥99.9%的高倍率鋰離子電池鈮酸鈦負極材料。此外,臺灣地區大立光成立的萬溢能源是專業鈮酸鈦負極材料開發企業,計劃2024年內創建鈮酸鈦試產線,初期產能目標24噸,2026年目標達到600噸。