1.合成方法

1.1 水熱法

水熱法避免了固相法高溫燒結，具有能耗低的優點，與溶膠-凝膠法比，其工藝簡單，使其在工業應用中具有很大優勢。通過對水熱法制備環境及反應條件的控制，可以制備出納米片狀、花瓣狀、介孔球型及鋸齒狀的小粒徑Li4Ti5O12。不同形貌的Li4Ti5O12，能夠在一定的程度上影響其電化學性能。

Liu 等采用微波輔助水熱法制備出納米花狀和納米顆粒Li4Ti5O12。結果表明: 納米花狀Li4Ti5O12相對于納米顆粒Li4Ti5O12具有較大的比表面積和較短的Li+擴散路徑，因而具有優異的電化學性能。Lin等以異丙醇鈦和二水乙酸鋰為原料，炭黑為添加劑，采用水熱法合成介孔結構的Li4Ti5O12。結果表明，介孔結構的Li4Ti5O12表現出優異的循環性能和倍率性能，在30C高倍率下可逆容量保持在0.5C的1/2左右。電化學性能改善與介孔結構有關，介孔結構Li4Ti5O12縮短了Li+的擴散路徑，提升了材料的倍率性能。

水熱法雖然能夠制備出不同形貌的Li4 Ti5O12，但也存在一定的缺陷，如反應需在密閉的容器中進行，生長過程無法觀察；設備要求高(耐腐蝕的內襯及耐高溫高壓的材) 、技術難度大(溫度需要嚴格控制)、成本高。因此，這方面需要進一步改善。

1.2 模板法

模板法是制備納米級或者特殊形貌材料的一種常用的方法。模板法制備的Li4Ti5O12具有三維開孔網狀結構，使其能被用于制備高容量的鋰離子電池電極材料。由于Li4Ti5O12具有網狀結構，可使比表面積大大增加，減少團聚現象，提高能量密度。

Shen等使用多孔碳材料CMK-3 作為模板，成功制備了介孔Li4Ti5O12/C納米復合材料。結果表明，Li4Ti5O12/C與塊狀Li4Ti5O12相比，明顯改善了其電化學能。在20C下，經過1000次循環后，容量保持率為94.4%。這歸因于導電碳的加入以及納米級介孔材料，從而提高了電子離子電導率。Yu等以二氧化硅為模板，通過水熱法合成了介孔鈦酸鋰空心球，樣品具有均一可調節厚度的介孔核殼結構。在20C高倍率下，該材料依然具有優異的倍率性能和循環穩定性。

1.3 共沉淀法

采用共沉淀法制備Li4Ti5O12，實際上是指使Li和Ti在溶液中同時沉淀形成Li-Ti-O前驅體，再經過高溫處理后得到樣品。工藝成本低，步驟簡單，但在沉淀過程中易造成Li-Ti-O 前驅體的不均勻，從而影響其性能。

Bai等采用共沉淀法制備了不同含量的釔摻雜的Li4Ti5O12(YLTO)，釔的摻雜提高了電子和離子導電性。通過實驗發現，Y0.06LTO具有最佳的電化學性能，在10C和30C下的放電比容量分別為156.8mAh/g和138.3mAh/g，在10C下循環1800次后，容量保持率為90.12%。Zhang 等采用同樣的方法合成Li4Ti4.94Tb0.06O12。實驗結果表明，Li4Ti4.94Tb0.06O12與純相Li4Ti5O12相比，倍率性能大大改善，在20C下首次放電比容量為166.2mAh/g，經過500次循環后，保持率接近93%。

1.6 噴霧干燥法

作為一種材料制備的新型方法，噴霧干燥法是將原料溶液霧化，再在高溫干燥氣流中迅速失水，然后利用顆粒收縮過程的表面張力，從而獲得形貌一定、粒徑均一以及粒徑分布窄的細小顆粒。但設備要求較高，工藝較復雜，導致生產成本高，不利于大規模生產。

Ju 等以二甲基乙酰胺(DMA)為干燥控制化學添加劑，通過噴霧熱解法制備出球形的Li4Ti5O12。結果表明，制備出的樣品具有優良的電化學性能。Wen 等以聚乙烯吡咯烷(PVP) 為模板，采用噴霧干燥法合成了球形Li4Ti5O12。結果表明，在950℃下煅燒24h即可獲得目標產物，但放電比容量較低。通過對樣品分析，導致容量偏低的原因可能是以有機物作為模板，高溫分解出碳與氧氣反應會形成還原性氣氛，在還原氣氛下一定量Ti4+將被還原成Ti3+，從而導致Li4Ti5O12充放電容量降低。因而，反應氣氛不同，也會影響材料的電化學性能。

2.  改性研究

雖然Li4Ti5O12具有優異的性能，但它屬于絕緣體材料，電導率低，在大電流充放電時，容易產生極化現象，導致其倍率性能差，阻礙了Li4Ti5O12的廣泛應用。為了改善這些缺陷，常用的方法有材料納米化，引入高導電材料，碳包覆，離子摻雜等。

3.  結論

尖晶石型鈦酸鋰作為“零應變”材料，其穩定性好，安全性能高，在鋰離子電池負極材料中具有不可替代的作用。雖然其自身存在電子導電率低、高倍率性能容量衰減較快等題，阻礙了鈦酸鋰在鋰電池中的應用。針對鈦酸鋰的不足之處，對其進行摻雜改性，以提高鈦酸鋰的電化學性能。基于鈦酸鋰的安全性高、穩定性好、循環壽命長和綠色環保等優

點，使鈦酸鋰成為動力及儲能鋰離子電池負極材料，并對其進行研究將有著巨大的商業應用前景。