目前，在國家大力倡導開發新能源及其相關產業的大環境下，鈦酸鋰以其優異的安全性、超長循環性能、快速充放電和超寬的高/低溫性能，成為新型鋰離子電池的負極材料研究熱點，其應用前景也不斷拓展。

一、鈦酸鋰概述

鈦酸鋰(Li4Ti5O12)是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復合氧化物，屬于AB2X4系列，可被描述成尖晶石固溶體。Li4Ti5O12最大的特點就是其“零應變性”。

鈦酸鋰粉體及其SEM圖片

所謂“零應變性”是指其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數和體積變化都很小，小于1%。

在充放電循環中，這種“零應變性”能夠避免由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環性能和使用壽命，減少循環帶來的比容量衰減，具有非常好的耐過充、過放特征。

鈦酸鋰作為鋰電池負極材料的優缺點：

目前，鈦酸鋰制備方法主要有固相反應法、溶膠-凝膠法及水熱離子交換合成法等。

二、鈦酸鋰制備方法

選擇不同的制備方法會導致鈦酸鋰粉體不同的晶體形貌，從而影響其電化學性能。所以合成方法的選擇與鈦酸鋰電池的電化學性能之間有著密切的聯系。

鈦酸鋰作為鋰電池負極材料存在本征電子導電能力偏低的缺點，影響了負極在放電狀態時的導電率。

三、鈦酸鋰改性方法

通過表面包覆或摻雜等方法能提高電極的表面電導率，從而加快傳荷反應速率可使電池的倍率性能的增強。目前包覆或摻雜等方法主要有碳摻雜包覆和金屬元素摻雜。

碳包覆就是含碳添加物熱分解，從而在顆粒表面分散或包覆導電碳，以充當導電橋的改性方法。碳源主要包括天然石墨、復合碳、乙炔黑和各種含碳多羥基有機化合物。碳包覆不僅能提高鈦酸鋰材料的電導率，它還能夠有效地防止顆粒間的團聚，降低接觸內阻，提高電池的倍率性能。1碳摻雜包覆

碳包覆鈦酸鋰粉體顆粒SEM圖片

2金屬元素摻雜

鈦酸鋰改進行金屬摻雜的主要目的是：降低它的電極電位，提高電池比能量;提高材料的導電性，降低電阻和極化。對于低電導率的電極活性材料，要提高其導電性能，摻雜是較有效的方法。摻雜元素主要有Ag+、Zr2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Zr4+、F-等及其復合摻雜。

(1)Ag+摻雜鈦酸鋰，有助于提高鈦酸鋰電池的容量和循環性，摻雜量為3%wt效果最佳。

(2)Zr2+摻雜鈦酸鋰，高倍率下首次循環容量和循環性顯著提升。

(3)Cu2+摻雜鈦酸鋰，顯著改善鈦酸鋰電池的高倍率循環性能。

Ag+摻雜鈦酸鋰粉體SEM圖片 Zr2+摻雜鈦酸鋰粉體SEM圖片

Cu2+摻雜鈦酸鋰粉體SEM圖片

四、鈦酸鋰電池應用

1、便攜式電動工具、儲能電源;

2、汽車應急啟動電源、電池模塊、儲能基站電源;

3、太陽能光電產品、LED照明;

4、替代超級電容、存儲電源。

特別聲明：本站所轉載其他網站內容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時并不代表贊成其觀點或證實其描述，內容僅供參考。版權歸原作者所有，若有侵權，請聯系我們刪除。