Li4Ti5O12作為鋰離子電池的負極材料，主要缺點在于電子電導能力太差，純Li4Ti5O12的電導率小于10-13 S/cm，鋰離子擴散系數只有10-9 –10-13 cm2 s-1，導致倍率性能不佳，從而限制了其在鋰離子電池中的應用。因此研究者們從降低Li4Ti5O12顆粒尺寸和表面包覆兩方面來對Li4Ti5O12進行改性。降低顆粒才尺寸能夠縮短鋰離子的擴散距離，因此電極材料的電化學活性或倍率性能可以得到提高；表面包覆能夠提高表面電導率，促進電極材料間的接觸。目前報道的對Li4Ti5O12表面包覆的方法雖然能夠提高倍率性能，但是大多數方法過程復雜或者需要在高溫條件下才能實現(＞600 ℃)。
最近，中國科學院物理研究所北京凝聚態物理國家實驗室胡勇勝課題組首次使用離子液體作為碳的前驅體，對多孔Li4Ti5O12的進行表面包覆。與傳統的固態碳源前驅體相比，離子液體由于具有流動性質更容易深入多孔材料中，而且在較低的蒸汽壓下，裂解溫度范圍較寬 (400-1000 ℃)，也不伴隨快速的溶劑蒸發，這些都有利于在顆粒表面形成均勻的包覆薄層。此外，通過選擇不同類型的離子液體還可以調節包覆層的組成。因此使用離子液體作為前驅體，對于調節包覆層和表界面的組成和性質方面具有明顯的優勢，這一點對于材料的設計和優化尤為重要。
該研究組首先采用以前報道的噴霧干燥法制得多孔Li4Ti5O12，離子液體1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺作為前驅體，使用不同量的離子液體與Li4Ti5O12混合，并在氬氣中600 ℃ 煅燒。通過表征發現，合成的多孔Li4Ti5O12碳包覆層中含有N元素，對比碳包覆的不含有N元素的多孔Li4Ti5O12，這種N摻雜有利于提高電池的倍率性能。
這種N摻雜碳包覆的多孔Li4Ti5O12之所以表現出極好的倍率性能和循環性能，主要原因有三：一是表面經過N摻雜碳層的包覆，在提高材料的電子導電性的同時也有利于提高Li4Ti5O12的表面穩定性；二是在Li4Ti5O12與N摻雜碳層之間形成的中間相有利于界面間的電子傳輸；三是在Li4Ti5O12顆粒中形成的三維導電網絡更有利于鋰離子的嵌入/脫出。
該課題組提出的使用離子液體作為碳的前驅體來修飾電極材料，得到的材料表面包覆著均勻的薄薄的N摻雜碳層，表現出優異的倍率性能和循環性能。該合成方法相對簡單、有效，可以延伸到其他電化學器件的電極材料中。研究工作發表在Advanced Materials期刊上。
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