近日，化学与材料科学学院赖超教授课题组，在锂离子电池研究领域取得重要进展。该研究以题目为“Quenching-Induced Defects Liberate the Latent Reversible Capacity of Lithium Titanate Anode”的论文发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。
锂离子电池(LIBs)无处不在，是日常生活的一部分，几乎所有便携式电子设备的出现都是由锂离子电池技术的突破所支撑的。迄今为止，石墨因其成本低、可逆性好、环境友好等优点，被广泛应用于锂离子电池的商用负极材料。然而，石墨负极的低倍率性能无法满足日益增长的高充电功率需求，成为电动汽车领域发展的主要瓶颈。为此，人们致力于开发可能取代石墨的高倍率负极材料。在潜在的候选材料中，钛酸锂(Li4Ti5O12, LTO)是最具吸引力的一种，并已成功商业化。不幸的是，相对较低的能量密度从根本上限制了LTO负极的应用领域。因此，提高LTO负极可逆容量迫在眉睫。
该研究通过一种通用的淬火策略合成富含氧缺陷的钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)，以实现内部区域的非化学计量比。原位同步分析和原子分辨显微镜发现，冰水淬火后，氧空位的富集和阳离子重分布，能够使原来不可脱出的Li离子参与可逆循环。制备的LTO负极在1.0-2.5 V范围内提供了202 mAh g-1的容量，具有优异的倍率性能，并克服了传统缺陷电极中较差的循环稳定性。此外，本工作还证明了通过淬火剂调节结构缺陷程度的可行性，从而提高电池的能量密度。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202208573。
