张山青/潘锋/陆俊/谷林AM：淬火处理释放钛酸锂负极的潜在可逆容量

锂离子电池（LIB）材料的缺陷工程因其能够调节电导率并为电化学反应引入额外活性位点而引起了人们的兴趣。然而，在大部分电极中而不是在其表面附近收获过多的内在缺陷仍然是一个长期的挑战。

格里菲斯大学张山青、北京大学深圳研究生院潘锋、浙江大学陆俊、中科院物理所谷林等展示了一种多用途的淬火策略，该策略在钛酸锂（Li4Ti5O12，LTO）中实施，以实现内部区域的非致密化。

图1. 合成和工作期间淬火LTO负极的结构演变

这项工作首次证明了缺陷工程改变LTO组分脱锂极限的可行性，从而使LTO负极释放其潜在可逆容量，同时保持高倍率能力和循环稳定性。

因此，高温下产生的氧脱离化学计量被保留，而Li/Ti重新分布由于抵抗V_O积聚的热力学驱动力而自发发生。这种高度缺陷的结构具有良好的电子传导性和原始样品中不存在的明显的离子存储行为。

图2. 温度对LTO中V_O含量和Ti氧化态的影响

结果，淬火后的LTO负极可以在8a和16d位点可逆地提取/插入天然锂离子，这导致容量显著增加（高达202mAh g⁻¹），分别超过原始LTO的理论值和实验值15.4%和30%，即使在高倍率下也具有优异的保留率。

可以预见，这种高效、低成本的淬火技术可以大大加快LTO电池的发展，提高其市场份额，其基本机制也将从缺陷化学的角度为储能材料的设计范式带来新的启示。

图3. LNQ-LTO的表征及电化学性能

Quenching-Induced Defects Liberate the Latent Reversible Capacity of Lithium Titanate Anode. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202208573

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