青銅相TiO₂（TiO₂ (B)）由于其優異的安全性、良好的可逆容量和環境友好性，作為一種很有前途的鋰/鈉離子電池（LIBs/SIBs）負極引起了廣泛關注。然而，一些固有的關鍵缺點（適度的電化學動力學和不令人滿意的長循環穩定性）極大地限制了其實際應用。

在此，德國慕尼黑工業大學Peter Müller-Buschbaum聯合瑞士洛桑聯邦理工學院胡喜樂教授及中科院寧波材料所程亞軍研究員等人對過去幾十年中TiO₂ (B) 負極的研究進展進行了全面闡述。首先，作者按照規定時間范圍內開展的研究工作劃分為若干時間段，包括早期階段（2000年之前）、新興階段（2000~2009）、爆發階段（2010~2015）及穩定發展階段（2015年至今）。其次，特定時間內的研究活動通常根據TiO₂(B)的形態進行分組，包括納米線/納米纖維、納米管、納米棒/納米帶、納米片及納米顆粒/球體等。

其總體研究趨勢如下：TiO₂(B)是在1980年合成的，1990年后的研究中開始引入納米材料科學的概念，2010~2015期間利用成分和原子摻雜策略來改善具有不同形態的TiO₂(B)負極的電化學性能。2015年至今，TiO₂(B)的合成與摻雜研究仍是主流。

圖1. 四種TiO₂多晶型物的晶體結構及其相應的鋰嵌入能力

最后，作者提供了對未來TiO₂(B)研究方向的展望：

（1）結合理論和實驗研究來推進對TiO₂(B)負極的基本理解和實際開發；

（2）將研究工作與實際應用中TiO₂(B)負極的實際要求相結合；

（3）開發可擴展、具有成本效益且可靠的合成方法來生產高性能TiO₂(B)負極；

（4）促進對TiO₂(B)負極用電解液及相關添加劑的研究；

（5）合適的粘結劑對于確保TiO₂(B)負極的良好性能釋放和維護也起著重要作用；

（6）應在可比的電化學性能、簡便且可擴展的制造方法及原材料和生產成本之間找到一個很好的平衡點。與其他TiO₂ (B) 納米材料相比，TiO₂(B) 納米粒子具有最簡單的結構。因此，有望在不久的將來實現基于TiO₂ (B) 納米粒子負極的實際應用。

圖2. TiO₂ (B) 負極研究走向實際應用的示意圖

Bronze-Phase TiO₂ as Anode Materials in Lithium and Sodium-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201675