锂离子电池负极材料主要以石墨为主，随着研发的不断进步，负极材料种类也在增多，新材料不断被发现。负极材料种类可分为碳类和非碳类，碳类包括天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、软碳等。非碳类包括硅基材料、钛基材料、氮化物、金属锂等。这些物料中含有一定的铁杂质，再加工过程中也会带入铁杂质；然而，随着市场竞争的日益白热化和对电池安全性的不断追求，下游电池厂商对于降低锂电原料中磁性异物的要求越来越强烈，磁性异物含量指标已经成为衡量电池级材料最重要的指标之一。

钛酸锂的定义及优势

钛酸锂(LTO)是一种由金属锂和低电位过渡金属钛组成的复合氧化物，属于AB2X4系列的尖晶石型固溶体。钛酸锂的理论克容量175mAh/g，实际克容量大于160mAh/g，是目前已经产业化的负极材料之一。钛酸锂自1996年被报道后，学术界对其研究热情一直长盛不衰，最早实现产业化的报道可追溯至2008年东芝发布的4.2Ah钛酸锂锂负极动力电池，标称电压2.4V，能量密度67.2Whkg-1(131.6WhL-1)。

它的优点包括：（1）零应变性，钛酸锂晶胞参数a=0.836nm，充放电时锂离子的嵌入脱出对其晶型结构几乎不产生影响，避免了充放电过程中材料伸缩导致的结构变化，从而具有极高的电化学稳定性和循环寿命；（2）无析锂风险，钛酸锂对锂电位高达1.55V，首次充电不形成SEI膜，首次效率高，热稳定性好，界面阻抗低，低温充电性能优异，可-40℃充电；（3）三维快离子导体，钛酸锂是三维。

锂离子电池负极材料钛酸锂的制作中除铁及改性方法

钛酸锂存在电子导电率低、倍率性能差的缺点，针对其缺点，现在主要的改性方法有结构纳米化、碳包覆、离子掺杂、降低磁性杂质等。

1、纳米化法

纳米化就是合成纳米级的Li4Ti5O12，将材料粒径控制在1-100nm之间。纳米化可使材料的比表面积从小变大，让电解液更好更全面的浸润电极活性材料，并且可以使Li+扩散路径变短的同时减小Li+扩散阻力，从而帮助其电化学性能的提升。该方法缺点是，纳米材料尺寸小、粘结性差、容易从集流体上脱落，而且较高的比表面积也会增加与电解液的反应几率，导致不可逆程度加深，一般用纳米材料作为电极材料时开始容量衰减会很快，主要原因就是其高表面积所导致。

2、碳包覆法

包覆法是通过包覆来提高Li4Ti5O12的性能，这种方法要求包覆材料具有杰出的导电性，才能使复合材料的电导率有一定程度的提高。常见的包覆材料有金属、碳材料、SnO2等。

碳包覆是一种高效且应用较多的包覆改性方法。由于碳导电，因此当材料外附着碳时，颗粒外的碳层可以在提高材料的导电性的同时，将颗粒隔离开，阻碍晶粒间团聚，并迫使其不能继续长大。这种方法可以显著提高材料的导电性，增强锂离子扩散速率，提高材料的倍率性能，同时减少其与电解液发生副反应，减少胀气现象；利用电磁浆料除铁机和电磁干粉除铁机降低磁性杂质。一般来说，碳包覆工艺会将Li4Ti5O12或其前驱体与各种碳源混合，然后进行高温热处理。这种改性方法成本低、易于制备且原材料来源广泛，适合大规模工业化生产。但如何控制碳涂层的均匀性、厚度和导电性仍然是一个挑战。

3、离子掺杂

掺杂改性钛酸锂可以细化钛酸锂的粒度，提高钛酸锂的电化学性能。通过掺杂，可以改变电荷转移，也可引起Li+在材料内部扩散阻力的变化。研究表明掺杂能增加电导率和Li+扩散速率，提升倍率和循环性能。下游电池厂商对于降低锂电原料中磁性异物的要求越来越强烈，磁性异物含量指标已经成为衡量电池级材料最重要的指标之一。

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