王 丹，黄 昭，吴晓燕，张春明，何丹农,*

(1.纳米技术及应用国家工程研究中心，上海200240；2.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200241)

由于全球能源危机与环境污染的加剧，新能源的发展和应用势在必行。目前储能领域被广泛研究和使用的是可充电池，而锂离子电池由于具有比能量大、比功率高、自放电小、循环特性好以及可快速充电且效率高、工作温度范围宽、无环境污染等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电子产品中[1]。与其它商业化的电极材料相比，尖晶石型Li4Ti5O12作为一种新型的锂离子二次电池负极材料受到了越来越多的研究和关注[2-3]。Li4Ti5O12是一种“零应变”材料，在锂离子的脱出和嵌入过程中，晶体结构几乎不发生变化，循环性能好，且不与电解液反应，充放电电压平台平稳，安全性能高[4-5]，是一种很有潜力的锂离子电池负极材料。

但是，由于Li4Ti5O12是一种绝缘材料，导电性差，导致其在高倍率下电化学性能较差。为了解决这一问题，研究者已经尝试多种方式对Li4Ti5O12的高倍率充放电性能和循环稳定性进行改进。具体改善途径可归结为两种：一种是通过材料纳米化，即减小Li4Ti5O12颗粒尺寸，增大比表面积，并提高材料中活性物质的均匀分散程度，这样就能极大地降低Li+和电子的迁移路径；另一种是通过表相或体相修饰，如掺杂金属离子[6-7]和碳包覆[8-10]等增加Li4Ti5O12的导电性，降低Li+和电子的迁移阻力。

碳包覆虽然可以改善电极材料的电导率，提高其电化学性能，但是过多的碳含量会降低材料的振实密度，导致体积比能量的降低。……