日本丰桥技术科学大学在学术杂志《Journal of Power Sources》上发表论文称，大幅提高了锂离子二次电池中采用钛铌(Ti-Nb)氧化物的负极材料的特性。有可能实现兼顾高能量密度、大输出功率和高安全性的锂离子二次电池。

 

      这种负极材料是Ti2Nb10O29(TNO)结构的氧化物，由日本丰桥技术科学大学电气与电子信息工学系教授樱井庸司和副教授稻田亮史的研究室开发。

 

      TNO是相对于Li/Li+的平均电势差为1.6V、输出功率低时容量为250mAh/g的材料。相对于作为锂离子二次电池的负极广为使用的钛酸锂(LTO)的Li/Li+，平均电势差为1.55V，理论容量为175mAh/g，因此安全性跟LTO一样高，但容量能够增加4成。不过，TNO几乎为绝缘体，导电率低，存在输出功率大时容量会大幅降低的问题。

 

       此次，由樱井领导的研究小组不是在空气中焙烧TNO，而是在真空中焙烧TNO形成负极的。这时，导电率提高1000倍左右，在室温下也达到10-6～10-5S/cm。结果，输出电流密度为7mA/cm2(20℃)时的容量由原来的100mAh/g以下大幅提高到了约180mAh/g。电流密度越大，容量改善率越高。

 

       在空气中焙烧过的TNO呈白色，而在真空中焙烧后，Ti4+与Ti3+离子处于混合状态，呈深蓝色。通过热重量分析等，在真空中焙烧过的TNO中，部分Ti4+还原成了Ti3+，存在氧原子空缺。樱井等人认为正式这种氧原子空缺才带来了高导电性。