二氧化钛(TiO2)作为锂离子电池负极材料具有高安全性、无环境污染等优点,近年来倍受研究者关注。然而,TiO2材料的电子导电率很低,限制了其在大功率条件下的应用。针对上述问题,本文制备了一系列掺杂TiO2纳米材料,通过对结构的调制与剪裁提高材料的本征电导,改善其电化学动力学性质,以期获得优良的电化学性能。首先,我们研究了锐钛矿相TiO2纳米颗粒的电化学动力学性质,明确了锂离子扩散动力学与电化学性能之间的关系。随后,对锐钛矿相TiO2进行氮掺杂,发现取代掺杂的氮对提高材料的电子导电率具有决定作用,同时使材料的Li+离子扩散系数提高了13倍,从而提高了材料的倍率性能和循环稳定性。针对青铜矿相TiO2的研究表明,氮原子优先占据材料的间隙位置。当掺杂浓度高于0.55at.%时,氮原子将取代部分氧原子。而取代掺杂的氮原子同样对提高青铜矿相TiO2的本征电导起到决定作用,同时亦稳定了锂离子的扩散通道。上述效应的协同作用,使得氮掺杂青铜矿相TiO2不仅表现出良好的循环稳定性,而且具有极好的大电流充放电能力,在100C倍率下仍具有100mAh g1的放电容量。最后,我们改进了材料制备工艺,获得了超细的青铜矿相TiO2纳米线,并对其进行铜元素掺杂。研究发现铜掺杂降低了TiO2能带的禁带宽度,提高了电子的输运能力,同时在一定程度上提高了材料的结构稳定性。所制备的铜掺杂TiO2材料同样获得了优良的电化学性能。通过本文研究,揭示了掺杂对提高TiO2电化学性能的作用机理,对促进其在锂离子电池中的实际应用具有重要的理论意义。