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鋰離子電池（LIB）材料的缺陷工程因其能夠調節電導率并為電化學反應引入額外活性位點而引起了人們的興趣。然而，在大部分電極中而不是在其表面附近收獲過多的內在缺陷仍然是一個長期的挑戰。

格里菲斯大學張山青、北京大學深圳研究生院潘鋒、浙江大學陸俊、中科院物理所谷林等展示了一種多用途的淬火策略，該策略在鈦酸鋰（Li4Ti5O12，LTO）中實施，以實現內部區域的非致密化。

圖1. 合成和工作期間淬火LTO負極的結構演變

這項工作首次證明了缺陷工程改變LTO組分脫鋰極限的可行性，從而使LTO負極釋放其潛在可逆容量，同時保持高倍率能力和循環穩定性。

因此，高溫下產生的氧脫離化學計量被保留，而Li/Ti重新分布由于抵抗V_O積聚的熱力學驅動力而自發發生。這種高度缺陷的結構具有良好的電子傳導性和原始樣品中不存在的明顯的離子存儲行為。

圖2. 溫度對LTO中V_O含量和Ti氧化態的影響

結果，淬火后的LTO負極可以在8a和16d位點可逆地提取/插入天然鋰離子，這導致容量顯著增加（高達202mAh g^?1），分別超過原始LTO的理論值和實驗值15.4%和30%，即使在高倍率下也具有優異的保留率。

可以預見，這種高效、低成本的淬火技術可以大大加快LTO電池的發展，提高其市場份額，其基本機制也將從缺陷化學的角度為儲能材料的設計范式帶來新的啟示。

圖3. LNQ-LTO的表征及電化學性能

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

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