钛酸锂电池是以钛酸锂为负极材料的电池。钛酸锂材料是具有尖晶石结构的白色晶体。
分子式为Li4Ti5O12。钛酸锂的制备方法包括固相反应法、水热法和溶胶-凝胶法。
钛酸锂作为负极材料的理论克容量为175 mah/g钛酸锂负极的锂脱嵌机理：在锂离子脱嵌过程中，尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)和岩盐结构的钛酸锂(Li7Ti5O12)相互转化，并伴随着Ti4和Ti3之间的转化。反应方程式如下：li4ti5o12 3li3e-li7t5o12充电时，锂离子嵌入尖晶石结构的钛酸锂中，在尖晶石结构的钛酸锂颗粒表面逐渐形成岩盐结构的钛酸锂层，在嵌锂结束时，尖晶石结构的钛酸锂完全转变为岩盐结构的钛酸锂。
在放电过程中，锂离子从岩盐结构的钛酸锂中分离出来，岩盐结构的钛酸锂表面逐渐被尖晶石结构的钛酸锂覆盖，最终完全转变为尖晶石结构的钛酸锂。图片来源：唐雪在线《锂离子电池材料与技术》2、钛酸锂正极材料的优点(1)高循环寿命充放电过程中，电芯参数在8.3595-8.3538之间变化(为长度单位，1=0.1 nm)(个人理解：假设电芯为立方体，所以电芯参数只有一个值，表示边长)。
钛酸锂由于体积变化小，结构稳定性高，为良好的电池充放电循环性能提供了保障。有报道称钛酸锂电池循环寿命超过30000次，65循环寿命约8000次。
图片来源：唐雪在线《锂离子电池材料与技术》 (2)嵌锂平台潜力大，安全性能好。在嵌锂过程中，钛酸锂不仅具有平坦的电位平台，而且具有比传统碳负极材料更高的锂电位(假设金属锂的电位为0)，钛酸锂的锂电位为1.55V .钛酸锂的锂电位为1.55V，导致钛酸锂表面没有SEI膜(锂离子可以通过但电子不能通过的膜)， 使钛酸锂表面难以形成锂枝晶，降低锂枝晶在电路内部形成短路的可能性，提高锂离子电池的安全性(包括个人理解)。
图片来源：唐雪在线《锂离子电池材料与技术》3、钛酸锂正极材料的缺点(1)钛酸锂的嵌锂电位过高，比容量(克容量)较低，能量密度较其他类型锂离子动力电池低。能量密度低是由钛酸锂材料的性质决定的，因此很难改善钛酸锂正极材料能量密度低的缺点。
(2)钛酸锂的电导率较低，数值为10-13scm-1(石墨的电导率约为6.5scm-1，石墨烯为106scm-1)，大电流放电极化严重，因此在高倍率下性能不佳。(3)钛酸锂会与电解液反应产生气体，导致“胀气”现象，导致电池容量衰减，使用寿命缩短，安全性降低。
在高温条件下，“胀气”现象更严重。图片来源：唐雪在线《锂离子电池材料与技术》4、针对钛酸锂正极材料缺点的改进方案(1)通过锂离子掺杂或碳包覆来提高钛酸锂的导电性。
(2)通过纳米结构的设计，缩短了离子扩散距离，提高了倍率性能。(3)通过研制与钛酸锂阴极匹配的电解液，特别是添加添加剂，可以在钛酸锂表面形成致密的SEI膜，抑制副反应的发生，进一步减少气体的产生。
5、总结目前钛酸锂正极材料不属于主流正极体系，属于衍生体系。目前，钛酸锂电池在电动汽车领域主要应用于公交车和汽车轮渡。
