由于可充電鋰離子電池具有安全性能好、比能量高、循環壽命長、快速充放電性能和無污染的特點。在電動汽車和混合動力汽車中得到了廣泛應用。負極材料作為鋰離子電池的關鍵組成部分，主要包括以下幾類：炭材料、錫基材料、硅材料、聚合物、鈦基材料和過渡金屬氧化物等。目前的商業鋰離子電池廣泛地使用傳統的石墨作為負極材料。該材料具有持久的循環性能、儲備量大和相對價格低廉等優點，然而石墨電極同時也存在缺點，如結構畸變、由于鋰離子擴散系數較低而導致倍率性能較差、由于鋰沉積而導致的安全隱患等。

近年來，在金屬氧化物負極材料的研究中，具有層狀結構或者是具有脫嵌通道結構的負極材料引起了人們的廣泛關注。尖晶石結構的Li4Ti5O12(LTO)是一個理想的負極材料，具有較高的電壓平臺，約1.54V，能有效抑制鋰樹狀結晶體的形成，提升了電池的安全性，但由于具有比較高的平臺電壓1.5V，降低了工作電壓區間；二氧化鈦（TiO2）材料雖然具有相對比較低的理論比容量（335mAh/g），但是這種材料在鋰離子嵌入之后體積變化非常小，同時材料具有非常好的結構穩定性，保證了材料具有優良的倍率和循環性能。同時二氧化鈦具有比較高的工作電壓(1.3~1.8V vs.Li+/Li)，使得電池在進行充放電過程時有效的抑制了負極

表面SEI膜的產生，提高了電池的安全性能，但同樣由于較高的平臺電壓減少了工作電壓；SnO2被認為是替代商業石墨電極的理想材料，其具有低廉的價格、安全和比較高的理論容量(約782mAh/g)。然而，SnO2在鋰離子脫嵌過程中，體積的膨脹和收縮嚴重，并且伴隨嚴重的顆粒團聚，導致了電極粉化和顆粒之間的接觸消失，進而導致了容量的損失和較差的循環穩定性。RuO2雖然具有非常高的可逆比容量（1130mAh/g）和優異的電導率，但是它的價格太過昂貴。因此開發具有高比容量、高充放電效率和循環穩定性好的新型負極材料迫在眉睫。

近來，由于一類具有與TiO2類似結構的過渡金屬氧化物（如FeNbO4）存在具有鋰離子脫嵌的通道、比炭材料具有更低的電壓而引起了人們的注意。CrTiTaO6具有類似的結構，并存在Cr3+/Cr2+、Ti4+/Ti3+和Ta5+/Ta4+對而具有較低的氧化還原勢。但到目前為止還沒有對其結構和電化學性能進行表征。我們采用傳統固相反應法成功合成了新型電池負極材料CrTiTaO6，并對其微結構、充放電容量和循環性能等進行了測試。

CrTiTaO6的微觀結構

利用X射線衍射技術對CrTiTaO6的微結構進行了詳細的分析，圖1為CrTiTaO6的XRD 圖形擬合譜，其中包括了測量譜、理論計算譜和它們的差值，擬合結果表明CrTiTaO6為四方金紅石結構，對應的空間群為P42/mnm. CrTiTaO6的晶格參數分別為a=4.6418(1) ?，c=3.0098(1) ?. 表1 對其結構參數進行了總結，包括原子位置、擬合精度等。

圖2為單胞結構示意圖，其中Cr、Ti和Ta隨機分布在2a 位置上。

如圖3所示，與TiO2類似，CrTiTaO6每一個過渡金屬元素與八個氧組成八面體結構，在ab 面上，八面體與八面體通過共頂點相互鏈接；沿c 方向八面體與八面體通過共棱鏈接，形成空洞結構，為鋰離子脫嵌提供了迅速擴撒通道。這種結構的各向異性，一般認為鋰離子在其中擴散時也是各向異性的，對于ab 面內，由于沒有快速擴散通道，鋰離子在該方向擴散系數較小，而鋰離子在c 軸方向上迅速擴散。

結論

利用高溫固相反應法合成了新型鋰離子電池負極材料CrTiTaO6，通過X射線衍射全譜擬合技術研究了該材料的微結構，結果顯示其為四方結構，空間群轉變為P42/mnm. 過渡金屬元素與氧原子構成八面體，八面體與八面體通過共棱或共點鏈接形成鋰離子脫嵌通道。電化學性能測試表明CrTiTaO6具有良好的比容量和循環性能，在0~3.0V電壓范圍內，當電流密度為16mA/g時，其初始放電比容量達300mAh/g，20次循環后容量始終保持在52mAh/g。