锂离子电池的工作原理是，在充电过程中将锂离子在正极(阴极)和负极(阳极)之间打乱，并在放电过程中沿相反的方向穿梭。我们的智能手机，笔记本电脑和电动汽车通常使用锂离子电池，其负极由石墨(一种碳)制成。在为电池充电时，锂会插入石墨中，而在使用电池时会被取出。
尽管石墨可以在数百个甚至数千个循环中可逆地充电和放电，但它可以存储的锂(容量)不足以用于高能耗的应用。例如，电动汽车只能行驶那么远，才需要充电。此外，石墨不能以很高的速率(功率)进行充电或放电。由于这些限制，科学家一直在寻找替代阳极材料。
一种这样有希望的阳极材料是钛酸锂(LTO)，它包含锂，钛和氧。除了其高倍率性能外，LTO还具有良好的循环稳定性，并在其结构内保持空位以容纳锂离子。但是，LTO导电性差，锂离子扩散到材料中的速度很慢。
“纯LTO具有适度的可用容量，但可以迅速提供动力，”化学系副教授，石溪大学材料科学与化学工程系兼职教员艾米·马斯霍洛克(Amy Marschilok)说，美国中型运输性质中心(m2M)副主任，美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室跨学科科学部储能部门经理和科学家。“高速率电池材料对于希望在几分钟内快速使用存储的能量的应用具有吸引力，例如电动汽车，便携式电动工具和应急电源系统。”
Marschilok是布鲁克海文实验室跨学科研究小组的成员，该小组于2014年开始合作进行LTO研究。在他们的最新努力中，他们通过称为掺杂的过程添加氯，将LTO的能力提高了12%。
“受控掺杂可以改变材料的电子和结构特性，”石溪大学化学系杰出教授斯坦尼斯劳斯·王(Stanislaus Wong)解释说，他也是黄氏集团学生团队的首席研究员。“在我的小组中，我们有兴趣开发和使用化学方法来指导良好的结构性质相关性。对于LTO，掺入掺杂剂原子可以增加电导率并扩展晶格，从而使锂离子迁移的通道变得更宽科学家已经测试了许多不同类型的掺杂剂，但是对氯的研究还不够多。”
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