锂离子电池由于具备良好的循环性能、较高的能量密度、对生态友好等特点,成功地应用于各类电子产品中。目前市面上的锂离子电池负极材料主要为石墨,但其较低的脱嵌锂电位形成锂的枝晶结构存在很大的安全隐患,锂离子脱嵌过程中的体积坍塌也严重影响了电池的使用寿命。因此开发新型长循环寿命和高安全性能的锂离子电池负极材料成为研究的热点。过渡金属氧化物Ti O₂具有良好的结构稳定性,使得其展现出良好的循环稳定性,另外较高的脱嵌锂电位提高了电池的安全性能,因此被视为有望取代碳材料的负极材料。但其较低的理论比容量(335 m Ah?g^-1)和电导率(10^-7-10^-9 S·cm^-1)极大限制了该材料的商业应用。本文主要研究在纳米结构的Ti O₂负极材料中掺杂具有理论比容量较高或导电性较好的过渡族元素,探究掺杂对Ti O₂纳米纤维形貌、相变及电化学性能的影响。研究内容如下:1.利用静电纺丝法结合退火工艺制备不同浓度镍掺杂的一维结构Ti O₂纤维,探究镍的掺杂对于Ti O₂纳米纤维相组成及其电化学性能的影响。物相分析表明,随着Ni的掺杂量从0 wt.%增加到4 wt.%,Ni O的含量及Ti O₂中锐钛矿与金红石的比值先上升后下降,当镍的掺杂量为3 wt.%时Ni O和锐钛矿含量达到最大值。电化学测试结果表明,样品的电化学性能同样呈现出先上升再下降的趋势。掺杂3 wt.%镍的Ti O₂负极材料的电化学性能最为卓越:在100 m A?g^-1的电流密度下,初始放电比容量为576.8 m Ah?g^-1;经过100次充放电后,容量保持率为48%,循环稳定性优于其他样品;此外,随着电流密度从40 m A?g^-1提高至1000 m A?g^-1,该样品的平均放电比容量为48m Ah?g^-1,容量保持率为22%,倍率性能同样优于其他样品。2.在掺杂3 wt.%镍的基础上,以硝酸银作为银源,应用静电纺丝法成功获得Ag/Ni共掺杂的Ti O₂纳米纤维负极材料。探究Ag/Ni共掺杂对于Ti O₂负极材料电学性能的影响。充放电测试结果表明,随着Ag的掺杂量增大,材料的电化学性能也不断提高,当引入5 wt.%Ag时,Ti O₂负极材料的电化学性能最为优越:5%Ag/Ni-Ti O₂的库伦效率可达到64.8%,远高于只掺杂3 wt.%镍的Ti O₂纳米纤维(44.7%);在100 m A?g^-1的电流密度下,该纳米纤维的首次放电比容量为402.8 m Ah?g^-1,高于其他样品;经过100次充放电循环后,该样品的容量保持率为33.6%,比仅掺杂Ni的纳米纤维提高了12%。倍率性能测试结果表明,5%Ag/Ni-Ti O₂纳米纤维在经过40、100、200、400、1000恢复到40 m A?g^-1的电流密度下充放电后,平均比容量保持了初始的76%,远高于单掺杂镍的样品(49.6%),这归因于Ag较高的电导率对Ti O₂负极材料电化学性能的提高起到了积极作用。