锐钛矿相TiO₂是锂离子电池最主要的负极材料之一,因其成本低、稳定性好、安全性高、循环寿命长、以及良好的理论容量而受到广泛关注。但是锐钛矿相TiO₂的低电导率和较低的锂离子扩散系数限制了其电化学性能,特别是在高充放电倍率下的性能。为了提高锐钛矿相TiO₂的倍率性能,本文采用丙三醇-乙醇混合醇为溶剂,通过溶剂热及进一步煅烧法制备了不同CNTs含量的CNTs@TiO₂复合材料,研究了溶剂热反应过程中丙三醇的作用以及煅烧温度对其电化学性能的影响,并在此基础上,加入嵌段式聚醚(F127)进一步改善CNTs@TiO₂复合材料的电化学性能,运用扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射仪、恒流充放电等测试方法对制备的CNTs@TiO₂复合材料的结构与性能进行了分析,主要研究结果如下:(1)溶剂热过程中丙三醇既充当溶剂又作为反应物与钛酸四丁酯(TBT)反应,生成前驱体产物Ti Gly,并且丙三醇的高粘度在CNTs表面包覆TiO₂的过程中起着重要作用。随着复合材料中CNTs含量的增加,复合材料的比表面积逐渐增大,CNTs表面的TiO₂包覆层更加均匀。当CNTs含量增加到42 wt.%时,CNTs@TiO₂复合材料的比表面积为265.7 m~2·g^-1,具有优异的倍率性能与稳定的循环性能,在1C、2C、5C、10C、20C、30C、40C充放电倍率下比容量分别为248、228、225、212、200、194、191 m Ah/g,即便充放电倍率高达50C和60C时,比容量仍能达到187和184 m Ah/g;在10C下充放电循环1000次后,容量保持率高达90.1%。其优异的电化学性能得益于CNTs在复合材料中形成的电子和离子快速导电网络以及高比表面积引起的赝电容的协同作用。(2)随着煅烧温度的提高,CNTs@TiO₂复合材料中锐钛矿相TiO₂的结晶度显著增加,TiO₂晶粒增长使得颗粒粒径增加,促进了TiO₂颗粒之间的团聚,导致复合材料比表面积下降,从而降低了赝电容主导的表面储锂能力,而颗粒较大的TiO₂电化学性能较差,因此,煅烧温度升高后CNTs@TiO₂复合材料的倍率性能与循环性能大幅下降,350℃低温煅烧后的复合材料具有最佳的电化学性能。(3)随着F127加入量的增加,CNTs@TiO₂复合材料表现出更好的电化学性能,其中,F127加入量为0.06 g时复合材料具有优异的倍率性能与稳定的循环性能,在1C、2C、5C、10C、20C、30C、40C、50C、60C下的比容量分别为225、211、186、166、151、144、137、132、130 m Ah/g;在10C倍率下充放电循环1000次后,容量保持率高达92.2%。当F127加入量进一步增加到0.08 g时,复合材料的电化学性能提升并不明显,表明F127在体系中的作用是有限的。CNTs@TiO₂复合材料电化学性能的提升可能是由于F127在溶剂中溶解后形成的胶束与溶剂热前驱体产物TiGly之间的包裹组装作用。