近来，上海交通大学化学化工学院杨立教授团队与重庆大学杨小龙等人协作，在动力类世界威望期刊《Advanced Energy Materials》上宣布了题为“层状钙钛矿结构的钛酸钇锂作为低电压、高倍率锂离子电池负极资料(Layered Perovskite Lithium Yttrium Titanate as a Low-potential and Ultrahigh-rate Anode for Lithium-ion Batteries)”的研讨论文。该论文初次具体研讨了钛酸钇锂作为锂离子电池低电压、高倍率负极资料的潜在价值，为规划新式储锂安稳的低电压负极资料供给了新的思路。上海交通大学博士生张赟为论文的榜首作者，杨立教授、章正熙副研讨员和重庆大学杨小龙副教授为论文一起通讯作者，上海交通大学为榜首通讯单位。

  商用锂离子电池石墨负极受限于其缓慢的锂离子分散动力学，导致倍率功能较差，约束了电池的快充才能。此外，石墨的作业电位为0.1 V vs. Li+/Li，挨近金属锂的堆积电位，在大倍率快充等状况下有几率会使锂枝晶的产生，对电池形成安全危险危险。另一种嵌入型负极资料尖晶石钛酸锂(Li4Ti5O12)的作业电位坐落1.55 V vs. Li+/Li邻近，过高的电压渠道和低的比容量(175 mAh g-1)严峻降低了钛酸锂电池的单位体积内的包括的能量。因而，探求新式的具有高倍率和低电压特性的负极资料具有重要意义。

  基于此，本作业具体研讨了钛酸钇锂(LiYTiO4)作为锂电负极的储锂特性。钛酸钇锂具有层状钙钛矿结构，其结构由Li-O反萤石结构层和Y-O盐岩石结构层与极点同享的TiO6八面体层替换所构成（图1）。带正电的(YO)22+层和带负电的Li2O2)2-层间会产生内电场，该内电场垂直于层状结构，会导致TiO6八面体产生偏转和位移，改变了Ti4+/Ti3+的氧化复原能量。

  作为锂电负极，钛酸钇锂的均匀作业电压为0.3 V vs. Li+/Li，可逆比容量到达230 mAh g-1，更低的作业电压和更高的比容量使得钛酸钇锂电池单位体积内的包括的能量数倍于钛酸锂电池。此外，钛酸钇锂具有十分超卓的倍率功能和循环安稳性，其倍率比容量超过了大多数已报导的钛基负极资料，在20 C (1 C = 200 mA g-1)下循环3000次后容量坚持率高达98 %。

  使用一系列的表征和榜首性原理核算，本作业还具体探求了该类资料的储锂机理(图3)。钛酸钇锂在锂离子嵌入/脱嵌进程中会产生可逆的三阶段固溶改变，锂离子可沿钛酸钇锂中的二维通道快速搬迁，这一进程伴随着细小的体积改变。

  别的，在匹配磷酸铁锂(LiFePO4)正极后，钛酸钇锂全电池的单位体积内的包括的能量为磷酸铁锂/钛酸锂全电池的2.4倍(图4)，进一步标明钛酸钇锂作为低电压、高倍率负极资料的潜在使用价值。

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