锂离子电池作为一种储存电能的载体,能够实现化学能与电能的相互转化,从而有效缓解地球资源的利用和消耗问题。由于其性能特点的优势显著,所以应用领域十分宽广。因为锂离子电池渗透于人们的日常生活,也对其安全性能的要求更加严格。虽然二氧化钛和钛酸锂的理论和实际容量没有目前商业化的石墨高,但是其安全性能却更胜一筹。因此,本论文以这两种负极材料作为研究对象、水热法和固相法作为制备途径,对其进行了合成、掺杂以及复合改性的研究。主要研究结果如下:1、二氧化钛的制备途径选择的是水热法,并探讨了水热反应温度对产物所引起的变化。恒电流测试显示,展示出最佳电化学性能的二氧化钛样品是120℃水热反应温度条件下得到的。该样品于室温下的第1、3和50次循环的放电比容量分别是269.4、197.7和180.5 mAh/g,第50次与第3次循环之间的对应容量保持率高达91.3%。在此基础上对其实施钼掺杂,晶体结构并未发生改变。而团聚程度则随着钼掺杂量的上升,先有所改善后又恶化。钼掺杂量在1%是最佳的,对应产物和纯二氧化钛在5 C电流下的放电比容量分别是75.1和17.4 mAh/g。2、钛酸锂、金红石和锐钛矿型二氧化钛共存的三相复合材料也同样采取水热法来合成,且具有纳米片和纳米颗粒状不规则形貌,而纯钛酸锂为纳米颗粒团聚体形貌。该复合材料的最佳合成条件是锂钛比4:5、煅烧温度600℃,该复合材料在室温、5 C电流下的放电比容量是122.2 mAh/g,而纯钛酸锂仅为77.4 mAh/g。在55℃的高温条件下,该复合材料在5 C的放电比容量提高到143.4 mAh/g。3、选取铜和氟分别对固相法制备的钛酸锂进行阳离子和阴离子掺杂改性探索,而且铜取代锂位、氟替换氧位。结果表明,铜的引入会导致颗粒尺寸不断扩大,甚至达到微米级别;而氟掺杂量的提高对材料微观结构影响较小,但过量也会导致颗粒的团聚程度轻微增加x=0.1和y=0.3分别是铜和氟的最佳掺杂量,对应材料在0.1 C下的初始放电比容量分别是162和168.4 mAh/g,50次循环后的可逆比容量分别为158.3和166.2mAh/g,容量保持率分别是97.72%和98.69%,而对应的未掺杂样品的数据分别为155.2、151.5 mAh/g和97.62%。Li_3.9Cu_0.1Ti₅O₁₂、Li₄Ti₅O_11.7F_0.3和Li₄Ti₅O₁₂在5 C倍率时的放电比容量分别是118.5、121.4和80.3 mAh/g。