锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究概况(Ⅰ)

2011-04-21樊勇利李文升

电源技术 2011年1期

樊勇利，李文升

（中国电子科技集团公司第十八研究所，天津 300381）

1956年Jonker等人[1]首次提出尖晶石结构物质Li4Ti5O12的存在以来，引起人们关注。起初，科技工作者更多的研究焦点是该材料体系具有超导性能的电子结构[2-8]。直到1994年，E.Ferg等人[9]首次提出Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料的可能性，1995年T.ohzuku等人[10]分析了其晶体结构并验证了电化学性能，发现电压平台为1.5V，理论容量为175mAh/g。

与传统的商业化锂电负极材料——碳相比较，纳米级尖晶石结构的Li4Ti5O12具有3D结构与零应变 (良好的动力学性能与稳定性)、同电解液反应的活性较小(不易形成阻抗层)、高比表面积(快速充电的动力学特性)、无SEI膜生成(见图1)(良好的热稳定性与安全特性)、宽泛的使用温度范围等特点促使了科研人员对其广泛研究。然而，该材料本身为绝缘体，导电性很差，倍率容量很低，人们一直致力于改善该材料的导电性研究，如从制备方法上致力于细小粒径乃至于纳米级的Li4Ti5O12合成研究，以期缩短Li+的迁移路径，提高倍率性能；从包覆技术入手如包覆碳(直接加入与碳热还原原位分解)提高导电性；加入金属粉末或其氧化物提高导电性；从掺杂其他金属元素入手提高电导率，改善倍率特性等。