锂钛复合氧化物Li₄Ti₅O₁₂具有尖晶石结构，20世纪70年代被作为超导材料进行大量研究，80年代末曾作为锂离子电池的正极材料进行研究，但因为它相对于锂电位偏低且能量密度也较低(理论容量为175mAh/g)，而未能引起人们的广泛关注。1996年，一次电化学会议上，加拿大研究者K.Zaghib首次提出可采用钛酸锂材料作负极与高电压正极组成锂离子电池、与碳电极组成不对称超级电容器。后来，小柴信晴等人也将其作为锂离子负极材料开展了研究。但直至1999年前后，人们才对尖晶石型锂钛复合氧化物Li₄Ti₅O₁₂作为锂离子二次电池的负极材料开始了大量的研究。

Li₄Ti₅O₁₂为白色固体，是Li_1+xTi_2-xO₄(0≤x≤1/3)（Li₂O-TiO₂体系）系列常温下的一个稳定相，能进行锂离子插入反应，具有立方晶系AB₂X₄型的尖晶石结构，Li、Ti和O元素分别以+1、+4和-2价形式存在。其空间群为Fd3m（如图1.2），可将其结构描述为[Li]_8a[Li_1/3Ti_5/3]_16d[O₄]_32e：在一个Li₄Ti₅O₁₂晶胞中，32个O^2-离子构成FCC点阵，位于32e的位置，占总数3/4的Li位于四面体8a位置，Ti⁴⁺和其余1/4的Li⁺以5:1的比例随机分布在八面体16d位置。稳定的Ti₂O₄([Li_1/3Ti_5/3]_16d[O₄]_32e)框架为锂离子的嵌入和脱嵌提供了一个由四面体和八面体框架构成的三维隧道。