粒径15-30纳米的高纯二氧化钛与表面包覆的纳米氧化锆，正在固态电池领域掀起一场新的技术变革。
在固态电池的实际应用中，导电率低、界面阻抗高和锂枝晶生长这三大技术壁垒曾长期困扰着研究人员-1。面对氧化物固态电解质内部离子传导路径受限，以及与电极材料之间的物理接触不良等问题，深圳大学研究团队采用了一种创新的解决方案：他们将改性后的纳米二氧化钛作为粒子杂化中心，通过原位聚合工艺制备复合聚合物电解质，成功实现了在25°C下离子电导率达到1.74×10?3S·cm的突破。
01 核心技术突破
当前的固态电池发展面临多重挑战。最核心的是固态电解质与电极材料间的界面问题，尤其是与锂金属负极的兼容性。
石榴石型固态电解质如LLZTO虽然具有高离子电导率和阻燃特性，但难以与锂金属形成稳定接触，导致界面阻抗激增和锂枝晶形成。此外，锂枝晶穿透电解质层引发的短路风险，以及固态电解质内部晶界电阻和离子传导路径受限问题，都制约着电池性能。
传统氧化物固态电解质如LATP和LCO等，虽然具有优异的环境稳定性和热稳定性，但其坚硬的机械性质使其难以在室温下与负极活性材料形成良好界面-4。这通常需要超过700℃的高温处理来实现颗粒间的界面结合，但高温又会导致元素扩散，在活性材料/固态电解质界面形成异质相，增加界面电阻-4。
02 纳米氧化钛的解决之道
面对这些挑战，纳米氧化钛展现出了独特而多样的解决方案，能够从电解质改性、界面优化和直接作为电极材料等多方面系统性地解决固态电池的核心问题。
复合固态电解质增强
深圳大学研究团队采用表面修饰环氧基团的纳米二氧化钛作为粒子杂化中心，与DOL单体进行阳离子催化的原位聚合，形成纳米粒子杂化交联复合聚合物电解质-1。这种方法避免了传统物理混合填料易沉积和团聚的问题，提高了电解质的结构均匀性和离子传导效率。最终制备的NHCPE在25°C下不仅表现出1.74×10?3S·cm的高离子电导率，锂离子迁移数也达到0.72。
界面优化和键合增强
为了解决氧化物固态电解质与电极材料之间的界面问题，日本研究团队开发了表面激活处理技术。通过对TiO?和LATP进行行星式球磨处理，可在材料表面产生“悬空键”，使两种材料在室温下就能形成分子级别的界面结合。
这种无需高温烧结的界面形成技术，避免了传统方法中因高温引起的元素扩散和异相形成问题。
另外，有研究采用高活性钛氧簇作为钎焊填料，在锂负极与LLZTO固态电解质之间构建了各向同性的非晶离子-电子混合导电层-9。这种中间层不仅将界面阻抗显著降低至8.32Ω·cm2，还均匀了电场分布，有效抑制了锂枝晶的生长。
03 九朋新材料的创新贡献
在固态电池材料领域，杭州九朋新材料有限责任公司凭借其专业化产品线和技术创新能力，为行业提供了多种高性能纳米氧化物解决方案。
该公司与浙江大学等高校组建了产学研合作团队，形成覆盖本科至博士的研发梯队，研发方向聚焦于纳米材料表面改性、分散稳定性控制及复合功能材料开发-2。九朋新材料的核心产品矩阵覆盖了从电解质改性到界面优化的全方位需求。
九朋新材料的固态电池专用纳米氧化锆CY-R30D材料，通过掺杂改性技术，使离子电导率提升了30%，主要应用于正极包覆与界面优化。该公司的CY-T31C溶剂型纳米二氧化钛分散液可针对电子电池材料添加剂和新能源材料助剂提供定制化服务。
下表详细展示了九朋新材料适用于固态电池的关键产品及其技术规格：
产品名称 主要组分 关键指标 在固态电池中的应用
CY-TA30D 锐钛矿型纳米二氧化钛 粒径15-30nm，TiO?含量≥99.8%，比表面积60-90m2/g-5 制备钛酸锂负极前驱体，或直接作为负极活性材料
CY-T31C 溶剂型纳米二氧化钛分散液 二氧化钛浓度1-20%，溶剂可定制-7 复合固态电解质的添加剂，改善离子电导率和机械强度
CY-R30D 纳米氧化锆 通过掺杂改性提升离子电导率30%-2 正极包覆与界面优化，降低界面阻抗
04 应用前景与市场潜力
基于表面缺陷二氧化钛的复合固态电解质膜技术，展现了这类材料在下一代全固态电池中的巨大潜力。这些缺陷结构如氧空位不仅能提供活性位点吸附锂盐的阴离子，促进锂盐解离，还能通过一维纳米棒结构提供连续的离子传导通道。
九朋新材料的纳米氧化物产品正逐步构建完善的固态电池材料生态系统。他们的纳米氧化铝可用于锂电池隔膜涂覆，提升耐高温性能；纳米氧化铈作为三元催化剂载体，可降低贵金属用量。
公司建立覆盖日韩、欧美等20余国的销售体系，已通过ISO9001质量体系认证，产品符合REACH、RoHS等国际标准。
当锂对称电池在0.5mA·cm的电流密度下实现超过1000小时的稳定沉积/剥离，当组装的固态电池在1C倍率下循环1000次后仍保持约90%的高容量保持率时，这些实验室数据正迅速转化为产业现实。
随着九朋新材料等企业不断完善产品矩阵，固态电池的商业化步伐正在加速。