电解液和正负极材料构成了锂离子电池,电解液在离子传输中扮演着关键角色,因此电解液的种类也决定着锂离子电池的电化学性能、安全性能,尤其在低温情况下。二氧化钛(TiO₂)具有良好的结构稳定性、循环稳定性及高安全性,是下一代锂离子电池负极材料候选之一。本文通过设计了电解液的组成,制备了优化的液态电解液以及凝胶电解质,将其分别应用在TiO₂负极和钛酸锂负极上,提升了锂离子电池的电化学性能。采用了不同的表征技术、电化学分析、模拟与计算等手段对钛氧化物作为负极材料的锂离子电池的电解液进行了优化研究,其主要研究内容如下:通过水热法和热处理制备了碳掺杂的TiO₂(B)/石墨烯纳米复合材料作为锂离子电池负极材料。选用了EMC、EC、PC作为电解液的有机溶剂,LiBF₄作为锂盐。调节EMC和EC在电解液中的比例,制备出6种不同EMC/EC比例的电解液,并研究不同电解液在-20℃的电化学性能,电化学结果和模拟计算表明:电解液中EMC:EC:PC为7:2:1时,使用此电解液的TiO₂(B)/graphene负极在-20℃下表现出更优异的低温性能,当电流密度为0.1 A/g时,其放电比容量为240 mAh/g。同样具有优异的倍率性能和循环性能,当电流密度为5 A/g时,其放电比容量可达到105 mAh/g,以2 A/g的电流密度循环500圈后,放电比容量仍可达到153 mAh/g。即使在-30℃时,使用最佳配比电解液的TiO₂(B)/graphene负极材料也表现出十分优异的电化学性能。以聚偏氟乙烯(PVDF)为主体,采用静电纺丝法制备了PVDF基凝胶电解质膜,通过引入BN和不同温度热处理过的TiO₂分别制备了凝胶电解质膜GP、GP-B、GP-B-CTN3、GP-B-CTN4、GP-B-CTN5,一系列的表征测试表明,BN纳米片的引入提升了PVDF基凝胶电解质的机械性能,无机填料TiO₂的引入提升了PVDF基凝胶电解质膜的电解液吸收率和离子电导率。具有锐钛矿相TiO₂(A)和青铜矿相Ti O₂(B)双晶相的CTN-4无机填料具有最佳的提升效果。电化学结果表明,使用GP-B-CTN4凝胶电解质的商品化钛酸锂电极在0.1和5 A/g的电流密度下表现出大约180和81mAh/g的可逆放电容量。2 A/g的电流密度下循环5500次后依然保留81 mAh/g的可逆放电容量。GP-B-CTN4凝胶电解质也具有优异的电化学性能和循环稳定性。