无论是电动汽车还是储能电站，都离不开一种关键的器件：电池。几乎所有的电动汽车和七成以上的化学储能电站应用的都是锂离子电池。由于锂离子电池出色地实现了电能源的便携化，助推了我们这个信息时代，因此，三位对锂离子电池技术贡献最大的科学家获得了2019年诺贝尔化学奖。Li4Ti5O12（LTO）尖晶石材料是继石墨之后的锂离子电池第二大负极材料。应用LTO负极制备的锂离子电池循环稳定性、倍率性能以及与常温和低温安全性都十分优异，在储能、机车车辆等方面应用广泛，使LTO成为一种很有前途的锂离子电池负极材料。然而，LTO容量低和长循环产气等问题阻碍了其快速的发展。最近的进展表明，LTO性能可通过多级混合相控制合成、表面工程或过锂化等新策略得到进一步改善。为了重新思考LTO的关键基础问题并开发出高性能的新一代LTO负极，清华大学何向明团队对LTO负极的基础科学问题与储能应用进展进行深入地分析，将性能和改性策略与LTO电子/晶体结构紧密联系起来，从热力学/动力学的角度，总结了最近发展出的表征技术及其获得的典型数据，以及LTO基本结构与电化学性能的主要结果，以期找到有效解决高性能LTO负极面临的关键挑战和问题的路径。文末，对LTO负极的未来研究方向进行了展望。
该工作在InfoMat上以题为“ Li4Ti5O12 spinel anode: Fundamentals and advances in rechargeable batteries”在线发表（DOI: 10.1002/inf2.12228）。
本综述篇幅为29个出版页面，内含12幅大图，我们摘取了综述里总结与展望的几部分重点给大家做个介绍：
图1 LTO负极晶体/电子结构特性、传统/新型改性策略与其电化学储能特性之间关系图
本综述第一部分介绍了LTO本征与其嵌/脱Li+的结构特性，重点内容包括LTO的两项机制与界面结构、温度对一阶相变影响、锂在两项界面上的迁移、界面的动态变化与表征、锂脱出时的电子传导与耦合、以及过度嵌锂带来的结构不可逆转变等。
本综述第二部分介绍了LTO的表面结构与性质，重点内容包括锂在表面的迁移动力学、表面电荷再分布、SEI的稳定性与失效。
本综述第三部分针对近年LTO的改性方法进行了总结，内容包括析气及其抑制策略、掺杂及其对电荷转移和电子传导的影响、包覆及其多级混合相控制策略、以及有效的LTO纳米结构。
第四部分重点总结了LTO锂离子电池器件的相关问题及解决策略，包括LTO全电池的储能特性、析气问题与解决等。在此基础上，对LTO结构研究、改性及应用等整体前景进行展望。
图2 LTO 负极性能改进策略示意图。四个分块分别列出提高LTO负极的倍率特性、比容量和安全性/稳定性的有效方法，以及能看清LTO内部非均相和外部电解液界面的原位表征技术。
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