然極佳的安全性能使得對鈦酸鋰離子電池的研究成為熱點，但是Li4Ti5O12材料本身的較低的電子電導率（10-13S/cm）和鋰離子擴散系數（10-10~10-13cm2/S）極大地限制了在大倍率充放下的應用。有學者研究表明，將Li4Ti5O12的顆粒尺寸納米化以后可以擴大有效的反應面積和減小擴散距離，從而顯著的提升材料的倍率性能。但是需要指出的是，材料顆粒納米化的過程往往比較困難，需要較高的成本，目前難以實現大規模的工業生產。
鈦酸鋰電池在循環使用中會發生持續產氣，導致電池包鼓脹，高溫時尤其嚴重，影響正負極的接觸，增加電池阻抗，影響電池性能的發揮。這也是限制負極材料鈦酸鋰廣泛應用到電池中的主要障礙之一。