赵曦，田艳红，张学军，陈永

（北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029）

引 言

近年来，锂离子电池因其优异的安全性能和较高的电流密度，受到研究者们广泛的关注[1-6]。目前，已经商业化的锂离子电池负极材料主要是石墨化碳负极，但是碳负极由于其存在析出锂晶枝、体积变化大的问题，使人们希望找到更加安全可靠的新型负极材料来代替碳负极[7]。在这样的情况下，钛酸锂负极材料以其优异的性能走进了研究者们的视野。尖晶石型Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料，其独特的“零应变”效应（充放电过程中，锂离子嵌入和脱出时Li4Ti5O12晶胞结构几乎不发生体积变化）有利于延长电池的循环寿命；与碳负极相比，Li4Ti5O12负极高的嵌锂电位[1.55 V(vsLi+)]，有更好的安全性能[8-11]。综合来看，Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料应用于动力电池领域具有良好的发展前景[12-14]。

由于Li4Ti5O12本身导电性差，使其在高倍率放电时比容量衰减快，倍率性能差，这就极大地影响了Li4Ti5O12材料在大电流充放电领域的应用[15-17]。目前，用来提高Li4Ti5O12导电性的方法主要有掺杂金属离子、碳包覆和减小材料颗粒尺寸。金属掺杂主要是通过引入金属离子来提高材料的电子导电率，Gao 等[18]采用外凝胶法向体系中掺杂镧元素，合成的LTO 在倍率为0.1C 时放电比容量达到161.5 mA·h·g-1，循环50 次后比容量仍保持在135.4 mA·h·g-1。Li4Ti5O12颗粒粒度减小有利于缩短Li+在晶体中的扩散距离，以提高材料的离子导电率。龙晚妹等[19]以乳酸作为配位剂，采用溶胶-凝胶法制备出了具有高比容量的Li4Ti5O12材料，0.5C 倍率下的首次放电比容量高达184.32 mA·h·g-1，超过了Li4Ti5O12的理论比容量175 mA·h·g-1。……