青銅相TiO₂（TiO₂ (B)）由于其優(yōu)異的安全性、良好的可逆容量和環(huán)境友好性，作為一種很有前途的鋰/鈉離子電池（LIBs/SIBs）負(fù)極引起了廣泛關(guān)注。然而，一些固有的關(guān)鍵缺點(diǎn)（適度的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)和不令人滿意的長循環(huán)穩(wěn)定性）極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)Peter Müller-Buschbaum聯(lián)合瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院胡喜樂教授及中科院寧波材料所程亞軍研究員等人對(duì)過去幾十年中TiO₂ (B) 負(fù)極的研究進(jìn)展進(jìn)行了全面闡述。首先，作者按照規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)開展的研究工作劃分為若干時(shí)間段，包括早期階段（2000年之前）、新興階段（2000~2009）、爆發(fā)階段（2010~2015）及穩(wěn)定發(fā)展階段（2015年至今）。其次，特定時(shí)間內(nèi)的研究活動(dòng)通常根據(jù)TiO₂(B)的形態(tài)進(jìn)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(shì)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(xué)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(tài)的TiO₂(B)負(fù)極的電化學(xué)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(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的鋰嵌入能力

最后，作者提供了對(duì)未來TiO₂(B)研究方向的展望：

（1）結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)研究來推進(jìn)對(duì)TiO₂(B)負(fù)極的基本理解和實(shí)際開發(fā)；

（2）將研究工作與實(shí)際應(yīng)用中TiO₂(B)負(fù)極的實(shí)際要求相結(jié)合；

（3）開發(fā)可擴(kuò)展、具有成本效益且可靠的合成方法來生產(chǎn)高性能TiO₂(B)負(fù)極；

（4）促進(jìn)對(duì)TiO₂(B)負(fù)極用電解液及相關(guān)添加劑的研究；

（5）合適的粘結(jié)劑對(duì)于確保TiO₂(B)負(fù)極的良好性能釋放和維護(hù)也起著重要作用；

（6）應(yīng)在可比的電化學(xué)性能、簡便且可擴(kuò)展的制造方法及原材料和生產(chǎn)成本之間找到一個(gè)很好的平衡點(diǎn)。與其他TiO₂ (B) 納米材料相比，TiO₂(B) 納米粒子具有最簡單的結(jié)構(gòu)。因此，有望在不久的將來實(shí)現(xiàn)基于TiO₂ (B) 納米粒子負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用。

圖2. TiO₂ (B) 負(fù)極研究走向?qū)嶋H應(yīng)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