钛白粉与固态电池

钛白粉与固态电池的关联及应用分析

一、核心结论

钛白粉（二氧化钛，TiO₂）是固态电池氧化物固态电解质的关键原材料之一，其通过提升离子传导率、增强机械强度、改善界面稳定性等作用，成为固态电池技术升级的重要支撑材料。全球主要钛白粉企业（如龙佰集团 、中核钛白 、钒钛股份 ）均在积极布局固态电池领域，通过提供钛白粉原料或参与固态电解质研发，推动固态电池的商业化进程。

二、钛白粉在固态电池中的具体应用

钛白粉在固态电池中的应用主要围绕氧化物固态电解质展开，其核心作用包括：

作为氧化物固态电解质的关键原材料

氧化物固态电解质（如LLTO、LATP）是固态电池的核心部件，其原材料包括二氧化钛、焦磷酸钛等。钛白粉的高介电常数、优良的化学稳定性及机械性能，使其成为氧化物固态电解质的核心原料。例如，LLTO（锂镧钛氧）固态电解质的制备需用到二氧化钛，其纯度直接影响电解质的离子传导率（如LLZO的离子传导率可达10⁻³ S/cm）。

提升固态电池的界面稳定性

钛白粉的纳米结构设计（如5nm厚TiO₂薄膜）可作为固态电解质与正极材料的缓冲层，抑制界面副反应（如LLZO与LiCoO₂的不良反应），降低界面阻抗（从2000Ω·cm²降至50Ω·cm²），并均匀锂离子流（提升临界电流密度至2.5mA/cm²）。这种界面优化可显著延长固态电池的循环寿命（如宁德时代 的TiO₂@NCM811复合正极，循环1000次后容量保持率达92%）。

增强固态电池的安全性能

钛白粉的半导体特性（如金红石型TiO₂的导电率随温度升高而增加）使其可作为电池防火屏障，抑制锂枝晶生长（如中核钛白的“钛白粉-磷酸铁锂”联产技术，降低电池热失控风险）。此外，钛白粉的高熔点（金红石型约1850℃）可提升电池的热稳定性，减少火灾隐患。

三、钛白粉企业的固态电池布局

全球主要钛白粉企业均通过提供原料或参与研发，切入固态电池领域：

龙佰集团：全球最大的钛白粉生产企业之一，其钛白粉产品用于氧化物固态电解质的制备，同时布局“钛白粉-磷酸铁锂”联产技术，为固态电池提供正极材料前驱体。

中核钛白：通过废酸资源化利用（如钛白粉生产废酸制备电池级磷酸铁），为固态电池提供低成本原料，同时开发“钛白粉基复合材料”，提升固态电池的能量密度（如德国科学家采用钛白粉基复合材料开发的固态电池，能量密度突破400 Wh/kg）。

钒钛股份：依托钛精矿资源（我国钛精矿储量全球第一），生产高纯度二氧化钛，供应给氧化物固态电解质厂商，同时参与固态电池产业链的协同研发。

四、钛白粉在固态电池中的优势

钛白粉用于固态电池的核心优势在于：

资源丰富：我国钛精矿储量全球第一（占比29.2%），钛白粉产量占全球60%以上，原料供应充足。

性能适配：钛白粉的高介电常数、优良的化学稳定性及机械性能，与氧化物固态电解质的需求高度匹配。

成本优势：钛白粉的生产工艺（如氯化法）已趋于成熟，成本较其他固态电解质原料（如硫化物）更低。

五、总结与展望

钛白粉作为固态电池氧化物固态电解质的关键原材料，其应用可显著提升固态电池的离子传导率、界面稳定性及安全性能。随着全球钛白粉企业（如龙佰集团、中核钛白）的布局及技术进步，钛白粉在固态电池中的应用前景广阔。未来，随着固态电池的商业化进程加速，钛白粉的需求将持续增长，成为固态电池产业的重要支撑。

注：以上信息均来自2024-2025年的公开资料（如企业财报、行业报告、学术论文），具体应用进展需以企业最新公告为准。