一、定(ding)义与核(he)心作用(yong)
固(gu)态电(dian)池(chi)用钛靶(ba)材是一种通过物(wu)理(li)气(qi)相沉(chen)积（PVD）技(ji)术（如磁控溅(jian)射）制备超薄钛金属层(ceng)的高纯(chun)度(du)材料(liao)，主(zhu)要(yao)用于固(gu)态电(dian)解质与(yu)电极(ji)界(jie)面(mian)层，通(tong)过(guo)抑制(zhi)锂枝(zhi)晶生(sheng)长(zhang)、提升(sheng)离(li)子(zi)传输(shu)效(xiao)率(lv)和界(jie)面稳(wen)定性(xing)，解决(jue)固(gu)态(tai)电池(chi)循(xun)环寿(shou)命(ming)短的(de)核(he)心(xin)痛点(dian)。
二、材质与(yu)牌(pai)号
| 牌号(hao)标(biao)准(zhun) | 典(dian)型牌号(hao) | 成分要求(qiu) | 应(ying)用(yong)场景(jing) |
| ASTM B265 (纯钛) | Gr1 | Ti≥99.5%, O≤0.18%, Fe≤0.20% | 超(chao)薄(bao)界(jie)面(mian)层（5-20nm） |
| GB/T 3620.1 | TA1 | Ti≥99.6%, O≤0.15%, N≤0.03% | 高(gao)精(jing)度(du)溅射 |
| 特殊定制(zhi) | 6N级(ji)钛(tai) | Ti≥99.9999%, 杂质(zhi)总量(liang)≤1ppm | 量(liang)子(zi)器(qi)件(jian)/超导(dao)薄(bao)膜 |
关(guan)键(jian)特(te)性：
纯度：固(gu)态电(dian)池要求(qiu)≥4N（99.99%），关(guan)键杂(za)质（O、N、C）需控(kong)制在ppm级(ji)。
晶(jing)粒尺寸(cun)：≤50μm（纳米晶靶(ba)材(cai)可(ke)达(da)10μm以下(xia)），保证溅射(she)膜(mo)层(ceng)均(jun)匀性。
密(mi)度(du)：≥98%理论密(mi)度（4.51g/cm³），减少(shao)溅射(she)过(guo)程(cheng)微(wei)孔缺陷。
三、性(xing)能(neng)参数与(yu)特(te)点
| 性能(neng)指(zhi)标 | 典(dian)型(xing)值(zhi) | 技术意义(yi) |
| 电阻率 | 42.0×10⁻⁸ Ω·m | 确保集流体(ti)低(di)阻抗(kang)，减(jian)少(shao)电池(chi)内耗(hao) |
| 热(re)膨胀系(xi)数(shu) | 8.6×10⁻⁶/K (20-100℃) | 匹(pi)配固(gu)态电解(jie)质(zhi)（如(ru)LLZO）的(de)热(re)稳定性(xing) |
| 溅射(she)速率 | 0.8-1.2μm/min (DC溅射(she)) | 影(ying)响(xiang)量(liang)产效率，需与设备(bei)功率(lv)协(xie)同优(you)化 |
| 膜(mo)层(ceng)附着(zhe)力 | ≥50MPa (ASTM D4541) | 防止(zhi)界面剥(bo)离(li)导致(zhi)电(dian)池(chi)失(shi)效(xiao) |
核心(xin)特(te)点：
电(dian)化学(xue)惰性：在(zai)高(gao)压（>4.5V vs Li/Li⁺）下稳定(ding)，避(bi)免副(fu)反应(ying)。
锂亲和性(xing)：钛表(biao)面形(xing)成(cheng)Li-Ti合(he)金(jin)层，促(cu)进锂(li)离(li)子均匀沉积。
纳米(mi)结构可控(kong)性(xing)：通过(guo)HIPIMS技(ji)术(shu)制(zhi)备柱(zhu)状(zhuang)晶(jing)/纳米晶(jing)混合(he)结构，提升离(li)子通(tong)道(dao)效(xiao)率(lv)。
四、制(zhi)造(zao)工(gong)艺(yi)流(liu)程
原料提纯(chun)：
电(dian)子束(shu)熔炼(lian)（EBM）去(qu)除(chu)挥发(fa)性(xing)杂质（如(ru)Mg、Cl）。
区域(yu)熔(rong)炼（Zone Refining）实(shi)现6N级(ji)超高(gao)纯度(du)。
热加(jia)工(gong)：
多(duo)向锻造(zao)（温(wen)度(du)800-950℃）细(xi)化(hua)晶(jing)粒(li)至ASTM 6-8级(ji)。
热等(deng)静(jing)压(ya)（HIP，1200℃/100MPa）消除内(nei)部孔隙(xi)。
精密加工(gong)：
线(xian)切(qie)割(ge)至(zhi)±0.05mm公差，表(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)Ra≤0.4μm。
背(bei)板(ban)焊接（Cu/Ag焊(han)料(liao)）确(que)保(bao)靶材-背(bei)板(ban)热导(dao)率≥200W/m·K。
质(zhi)量(liang)检(jian)测：
GDMS（辉光(guang)放电(dian)质(zhi)谱）检测杂质元素(su)至(zhi)ppb级(ji)。
EBSD分析晶粒取向分布(bu)，确(que)保（002）择(ze)优取(qu)向(xiang)度≥80%。
五(wu)、应(ying)用领(ling)域
核(he)心场(chang)景(jing)：
界(jie)面(mian)缓(huan)冲(chong)层：5-50nm钛(tai)层(ceng)插入(ru)固(gu)态电解质(zhi)（如硫化(hua)物）与锂负(fu)极(ji)之(zhi)间，循(xun)环寿命提升至2000次以(yi)上（宁德(de)时(shi)代(dai)专利(li)CN114512670A）。
复(fu)合集(ji)流(liu)体(ti)：钛(tai)-铜(tong)叠(die)层(ceng)结(jie)构(gou)（厚度3μm Ti+6μm Cu），能(neng)量密度提(ti)升(sheng)15%，穿(chuan)刺(ci)强度(du)＞500N（比(bi)亚迪技(ji)术(shu)白(bai)皮(pi)书(shu)2023）。
延(yan)伸应用：
固态电(dian)池(chi)封装(zhuang)用(yong)钛铝(lv)复合(he)膜（阻隔(ge)水氧，透(tou)氢(qing)率＜0.01g/m²·day）。
钛掺(can)杂(za)固态(tai)电(dian)解质(zhi)（如LLZO-Ti）提(ti)升离(li)子电(dian)导(dao)率(lv)至10⁻³ S/cm。
六(liu)、执行(xing)标准
| 标准(zhun)类型(xing) | 标(biao)准(zhun)号 | 核(he)心(xin)要求(qiu) |
| 材(cai)料(liao)纯(chun)度(du) | ASTM F2888 | 电子(zi)级钛(tai)靶(ba)材(cai)杂质元(yuan)素限(xian)量（如Fe≤50ppm） |
| 溅射性(xing)能(neng) | SEMI F47-0706 | 靶材利用(yong)率≥85%，溅(jian)射膜厚不均匀性(xing)≤3% |
| 环(huan)保认证(zheng) | RoHS 3 | 限制Cd、Pb等6种有(you)害(hai)物(wu)质(zhi) |
| 行(xing)业规范(fan) | SJ/T 11679-2017 | 锂电用(yong)溅(jian)射靶材晶粒尺寸(cun)与(yu)取(qu)向(xiang)要求(qiu) |
七(qi)、与(yu)新能(neng)源相关其(qi)他(ta)金(jin)属靶材(cai)对比(bi)
| 靶材类型(xing) | 优(you)势 | 劣(lie)势(shi) | 典(dian)型(xing)应(ying)用场(chang)景 |
| 钛靶(ba) | 抑制锂(li)枝晶(jing)、高(gao)界面(mian)稳定(ding)性 | 成本(ben)高（￥2000/kg） | 固态(tai)电池(chi)界(jie)面层(ceng) |
| 铜靶 | 导(dao)电(dian)性(xing)优（58MS/m）、成(cheng)本(ben)低 | 易(yi)氧(yang)化、锂(li)枝晶问(wen)题(ti) | 传统锂电(dian)集(ji)流(liu)体(ti) |
| 铝(lv)靶(ba) | 轻(qing)量化(hua)（密度(du)2.7g/cm³） | 耐腐(fu)蚀(shi)性差(cha) | 钠(na)离(li)子(zi)电池(chi)正(zheng)极(ji)集(ji)流(liu)体(ti) |
| 镍(nie)靶(ba) | 耐高温（熔(rong)点1455℃） | 催化(hua)副反应(ying)风险(xian) | 燃(ran)料(liao)电池(chi)双(shuang)极(ji)板涂(tu)层 |
技术差异：
溅射(she)功率(lv)：钛(tai)靶需(xu)要(yao)更(geng)高功率(lv)（铜靶(ba)的(de)1.5-2倍(bei)）达到(dao)相同(tong)沉(chen)积速(su)率。
膜层应力：钛膜残(can)余(yu)压应力(li)（-1.2GPa）显著(zhu)高于铜(tong)膜(mo)（-0.3GPa），需优化退(tui)火工(gong)艺。
八、选(xuan)购(gou)方(fang)法(fa)与注(zhu)意事(shi)项(xiang)
选购(gou)决策树：
纯(chun)度验(yan)证(zheng)：要求供应商(shang)提(ti)供(gong)GDMS报告(gao)，重点(dian)关(guan)注O、N、C含(han)量（应(ying)分别＜100ppm）。
晶粒检测：索取(qu)EBSD图像(xiang)，确认(ren)平(ping)均晶(jing)粒尺寸≤50μm且(qie)取(qu)向(xiang)分布均(jun)匀。
溅射(she)测试(shi)：要(yao)求(qiu)试(shi)镀样(yang)片(pian)，膜层(ceng)电(dian)阻率＜50μΩ·cm，厚(hou)度(du)偏(pian)差(cha)＜±3%。
成(cheng)本(ben)核算：综合(he)靶(ba)材(cai)利(li)用率(lv)（钛靶≥80%为优）、设备兼(jian)容性(xing)（是(shi)否需(xu)要(yao)升级(ji)电(dian)源）。
关(guan)键注(zhu)意(yi)事(shi)项：
杂(za)质陷(xian)阱：避(bi)免(mian)采(cai)购(gou)回收(shou)钛(tai)原料，Fe含(han)量(liang)超(chao)标(biao)会引发(fa)界面(mian)副反应(ying)。
热(re)管(guan)理(li)：钛靶(ba)热导率低（21.9W/m·K），需(xu)配(pei)套高(gao)效背(bei)板冷却系(xi)统。
存(cun)储(chu)规范：真(zhen)空(kong)包(bao)装+干(gan)燥箱（露点＜-40℃），防(fang)止氧化(hua)生(sheng)成(cheng)TiO₂影响(xiang)溅(jian)射(she)。
九(jiu)、前沿(yan)趋(qu)势(shi)
复合靶材(cai)：Ti-Li合金靶（Li含量(liang)1-3at%）实(shi)现(xian)原(yuan)位锂(li)补偿(chang)，提(ti)升(sheng)电(dian)池首效。
增(zeng)材(cai)制造：3D打印梯度孔(kong)隙率钛靶，溅(jian)射(she)膜(mo)层可控(kong)孔隙率（5-30%），增强电解(jie)液(ye)浸(jin)润(run)。
智能(neng)化(hua)生产(chan)：AI驱(qu)动的(de)靶材(cai)成分(fen)设计（如Ti-Zr-Mo三(san)元(yuan)体系(xi)），实现抗(kang)肿胀(zhang)与(yu)导电(dian)性平衡。
预计到2026年(nian)，固态(tai)电池(chi)钛靶材市场规模(mo)将突(tu)破15亿美(mei)元，技(ji)术突(tu)破点(dian)在于(yu)开(kai)发超低(di)氧（＜50ppm）大(da)尺(chi)寸(cun)（＞φ500mm）靶材(cai)制造(zao)工艺，满足GWh级(ji)产线(xian)需(xu)求(qiu)。
