鈦酸鋰奈米花（：布魯克黑文國家實驗室）
鋰電池的工作原理是，在充電時，鋰離子在正極（陰極）和負極（陽極）之間移動；在放電時，鋰離子則以相反的方向移動。現在，智慧型手機、筆記型電腦和電動車所使用的鋰電池通常都採用石墨陽極。在充電時，鋰離子會插入到石墨陽極中；使用電池時，鋰離子會從電池中退出。
雖然石墨能夠承受數百甚至數千次的充放電循環，但其無法儲存足夠的容量，用於能源密集型應用。例如，電動車的續航里程不夠長。此外，石墨無法以高速率（功率）充放電。因此，科學家一直在尋找替代性陽極材料。
鈦酸鋰（LTO）就是一種很有發展前景的陽極材料，由鋰、鈦和氧氣構成。除了能夠以高速率充放電之外，LTO還具有良好的循環穩定性，並具有足夠的空間容納鋰離子（容量大）。不過，LTO的導電性很差，會導致鋰離子在該材料中的擴散速度很慢。
根據外媒報道，紐約大學州立大學石溪分校（StonyBrookUniversity）材料科學和化學工程系兼任教員兼化學系副教授AmyMarschilok表示：純LTO的可用容量適中，但無法快速輸送電能。 AmyMarschilok也擔任CenterforMesoscaleTransportProperties的副主任，以及美國能源部布魯克黑文國家實驗室（BrookhavenNationalLaboratory）跨學科部門能源儲存部門經理和科學家。她也表示：高速率電池材料關於電動車、便攜式電動工具和緊急電源系統等要在幾分鐘內快速儲能的應用非常具有吸引力。
Marschilok也是布魯克黑文國家實驗室-石溪分校小組的成員，該小組從2014年開始合作研究LTO。在最近的研究中，該小組透過摻雜製程在LTO中添加了氯，從而將其容量提高了12%。
石溪分校化學系傑出教授StanislausWong,也是學生研究團隊重要研究員，他表示：受控的摻雜製程能夠改變材料的電子和結構特性。在我的團隊中，我們對採用化學知識來指導設計有利的結構-特性相關性很感興趣。關於LTO，加入摻雜原子可以提高其導電性，使其晶格擴大，將鋰離子傳輸通道變寬。科學家已經測試了很多不同類型的摻雜物，但是沒怎麼研究氯。
為了製造摻雜了氯的LTO，團隊採用了一種稱為水熱合成的溶液法。在水熱合成過程中，科學家在水中加入了一種含有相關前體（製成所需產品的反應材料）的溶液，將該混合物放入到了密封容器中，並將其在相對適中的溫度和壓力下放置了一段時間。在這種情況下，為了擴大實驗規模，科學家選擇了液體鈦前體，而不是先前此類反應中使用的固態鈦箔。將純LTO和摻雜了氯的LTO利用水熱合成處理36小時後，科學家採用了額外的化學處理步驟來分離所需的材料。團隊也在布魯克黑文國家實驗室功能奈米材料中心（CFN）的電子顯微鏡設施中採用掃描電子顯微鏡（SEM）進行成像研究，發現兩種樣品都具有花朵形狀的奈米結構，也顯示化學處理過程並沒有破壞材料原有的結構。
Wong表示：我們的新型合成法促進了快、統一、高效的反應，可以大規模製出此類3D奈米花朵，而此種獨特的架構有很大的表面積，花瓣從中心向外輻射，此種結構也為鋰離子進入該材料供應了多種路徑。
透過改變氯、鋰和前驅物的濃度、前驅物的純度以及反應時間，科學家們找到了打造高晶體奈米材料的最佳條件。科學家利用此類優化的樣品進行了幾次電化學測試，結果發現，在電池以高速率放電30分鐘時，摻雜氯的LTO有大的可用容量，而且在電池充放電循環超過100次後，此種性能仍得以維持。
為了理解為何可以改善性能，團隊採用了計算理論，對摻雜氯引起的結構和電子變化進行了建模。在計算摻雜氯的LTO最穩定的幾何結構時，團隊發現，氯喜歡取代LTO結構中氧的位置。
接下來，團隊將研究3D奈米花朵形狀如何影響鋰離子傳輸。此外，他們也在探索其他原子級陽極和陰極替代材料，以改善鋰離子傳輸。