鋰離子電池用鈦酸鋰的研究進展

秦小康，劉 杜，鄧建軍

(九江天賜高新材料有限公司，江西 九江 332500)

前言

隨著碳中和理念的深入和化石燃料的逐漸枯竭，尋求可持續、清潔高效又不影響環境的清潔能源變得尤為重要。因此，發展高功率、高能量、長壽命、高安全性、低成本和環境友好的二次電池已成為世界各國科技工作者的共同課題[1]。在許多二次電池中，鋰離子電池以能量密度高、開路電壓大、循環壽命長和對環境友好等優點，廣泛應用到通訊基站、航空航天、新能源交通工具中。此外，鋰離子電池結構簡單、體積小、質量輕且便于攜帶，也廣泛應用于手機、筆記本電腦、平板等便攜式數碼產品領域[2-4]。

在鋰離子電池中，正負極、隔膜和電解質是主要組成部分。其中，負極材料作為電池最關鍵的部分之一，常常是作為存儲Li+的載體存在，發揮著儲能和轉化作用，直接關系到鋰離子電池的性能。目前，可拿來作為鋰離子電池負極的材料主要有碳基材料、硅基材料、錫基材料、鈦基材料等。其中鈦酸鋰(Li4Ti5O12)因具有優異的結構穩定性受到廣泛關注，主要因為其作為負極材料時，在Li+嵌入-脫出過程中體積幾乎不發生變化，且具有良好的倍率性能和循環使用壽命。此外，Li4Ti5O12具有平坦的放電平臺，可以有效減少鋰枝晶形成，從而有效避免因鋰枝晶刺破隔膜引發安全事故[5]。但Li4Ti5O12本身的導電性較差，高倍率性能不好，為了提高其電化學性能，人們通常會對其進行改性處理。

1 鈦酸鋰的結構與性能

1.1 鈦酸鋰的結構

Li4Ti5O12是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦構成的復合氧化物，可被描述成尖晶石固溶體，通常為不導電的白色晶體，在空氣中可以穩定存在?！?br>