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Li₄Ti₅O₁₂（LTO）尖晶石材料占有僅次于石墨的第二大電池負極市場份額，由于其良好的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能以及與常規(guī)和低溫電解液的安全性，是一種很有前途的鋰離子電池負極材料。然而，低容量和放氣問題等幾個關鍵挑戰(zhàn)阻礙了 LTO負極的廣泛應用。

在此，清華大學何向明研究員、王莉副研究員及中山大學盧俠教授等人根據(jù)下一代 LTO負極的重要性和挑戰(zhàn)，將LTO及其鋰化產(chǎn)品的晶體/電子特性、傳統(tǒng)/新型改性策略、電化學性能和儲能性能相關聯(lián)，對LTO鋰存儲性能進行了深刻的總結。

此外，作者回顧了基于熱力學/動力學的方法和進展，包括材料中的Li⁺擴散速率和LTO電極的電化學電位。討論了先進LTO負極在鋰離子電池中應用的關鍵問題和挑戰(zhàn)。最后，作者提出了幾種有前景的策略，以確保合理的LTO負極設計以提高LTO性能。

圖1. LTO和Li₇Ti₅O₁₂ (Li7)的晶胞結構

作者指出：

（1）在容量優(yōu)化方面，將電壓范圍合理擴展到1.0 V以下可使其電流能量密度增加一倍。另一方面，通過構建復合材料也可以提高能量密度。

（2）多相之間的電化學反應動力學應通過理論計算和先進的表征方法（例如冷凍電鏡和原位 NMR）來研究。

（3）倍率性能可以通過合理地摻雜或構建導電網(wǎng)絡來進一步增強，表面工程、通過高價離子摻雜引入晶格畸變等新策略也顯示了非凡的前景。

（4）電池安全問題可行的方法包括表面改性以及開發(fā)新的電解液/添加劑。盡管LTO仍有許多問題需要解決，但結合新方法和不斷努力，最終將實現(xiàn)LTO在電動汽車和電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)中的大規(guī)模應用。

圖2. LTO負極性能改進的有前景的策略示意圖

Li₄Ti₅O₁₂ spinel anode: Fundamentals and advances in rechargeable batteries, InfoMat 2021. DOI: 10.1002/inf2.12228

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何向明/盧俠InfoMat綜述: 可充電電池LTO尖晶石負極的基礎和進展