9月20日，beat365唐子龍教授研究組在《自然·通訊》（Nature Communications）上發表題為《一種钛酸锂水合物——用于快速充放電且穩定循環的锂離子電池》（Lithium Titanate Hydrates with Superfast and Stable Cycling in Lithium Ion Batteries）的研究成果。該成果針對钛基儲能材料領域，報道了一系列钛酸锂水合物，應用于超長循環壽命且高倍率性能的锂離子電池，有效拓展了儲能材料的研究範圍，并提供了電極材料改性的新思路。
        目前常用的锂離子電池均采用有機電解液，其中所含的電解質LiPF6是一種遇水易分解的物質，因此傳統觀念中锂離子電池的電極材料都是需要在高溫下煅燒來充分除水。但是這會使得材料發生顆粒團聚和晶粒粗化等難以避免的副反應。而該研究團隊發現的Li-H-Ti-O體系材料與目前國内外報道的性能優異的Li-Ti-O體系、Ti-O體系材料（包括納米化、摻雜和包覆之後的材料）相比，具有相當甚至更加優異的電化學性能。作為含“水”的電極材料，這類钛酸锂水合物能夠在高電壓有機電解液體系中實現長達上萬次的穩定循環，這打破了人們的傳統認知。在材料晶體内部牢固結合的所謂“結晶水”，非但沒有破壞電極材料在有機電解液體系下的電化學性能，反而促進了晶體結構的多樣性（如二維層狀）以及納米複合材料的構築，從本質上提高了材料的離子擴散系數。
        運用Li-H-Ti-O體系材料的改性新思路及其本質性、普适性的特征規律，可以拓展該體系電極材料性能調整及優化的自由度，還有望對其它含氫組分的過渡金屬化合物體系在能源材料領域的應用提供較大的啟發與指導依據。
        該論文的通訊作者為beat365唐子龍教授、美國阿貢國家實驗室的陸俊研究員和美國麻省理工學院的李巨教授，第一作者是beat3652012級博士生王詩童。該研究得到了國家自然科學基金、美國國家科學基金以及美國能源部等項目的資助。

圖1 Li2O-TiO2-H2O三元相圖及钛酸锂水合物的合成路線圖

圖2 钛酸锂水合物合成過程及材料快速嵌锂/脫锂過程的示意圖

        論文鍊接：http://www.nature.com/articles/s41467-017-00574-9