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由于緩慢的離子擴散動力學和電池電極中不利的電解液傳質，開發用于鋰離子電池（LIBs）的快速充電材料仍然存在重大挑戰。

中國科學技術大學焦淑紅、北京工業大學閆鵬飛、中國石油勘探開發研究院李建明等報道了一種介孔單晶鈦酸鋰(MSC-LTO)微棒，它可以在LIBs中實現出色的快速充電/放電性能和優異的長期穩定性。

圖1 多晶LTO和MSC-LTO電極之間的Li⁺傳輸比較

MSC-LTO微棒是通過一種簡單的溶液法和隨后受控的熱轉化合成的，它獨特的單晶性質和介孔結構是由均勻的LTO八面體的定向附著決定的。上述些特性不僅縮短了鋰離子的擴散距離，而且還允許在電池循環期間電解液滲透到單晶內部。同時，單晶特性極大地消除了鋰離子擴散路徑上的晶界，并為出色的循環穩定性提供了一個堅固的框架。

圖2 MSC-LTO微棒的電化學性能

因此，MSC-LTO微棒表現出前所未有的高倍率性能，在10 C時實現了~174 mAh g^-1的放電比容量，非常接近其理論容量，在50 C時實現了~169 mAh g^-1。更重要的是，多孔單晶微棒在長期循環測試中大大減輕了結構退化，在20 C的10,000 次循環后保持了約92%的初始容量。這項工作提出了一種新的策略來設計多孔單晶材料，并為開發LIBs快速充電材料鋪平了新的道路。

圖3 MSC-LTO微棒的相演化和單晶結構表征

Mesoporous single-crystal lithium titanate enabling fast-charging Li-ion batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202109356

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