目前,锂离子电池因其电压高、自放电率低、使用温度范围广、低污染、安全性好等优点受到广泛关注。用作锂离子电池负极材料的过渡金属氧化物中,TiO₂具有安全、无毒、丰富的储量以及电化学性能稳定等优点,是一种具有潜力的锂离子电池负极材料。然而,TiO₂具有相对较差的导电性。改善这一弊端的办法有纳米化,合成复合材料和金属离子掺杂。本论文采用可再生的海藻酸钠作为碳源,经过高温热处理制备了碳气凝胶包覆的TiO₂纳米纤维,考察了不同热处理温度下复合材料的结构组成和电化学性能。探讨了制备工艺、结构组成和电化学性能之间的关系。研究结果表明,复合材料结构组成是由锐钛矿和TiO₂(B)两种晶相组成的TiO₂纳米纤维被碳气凝胶均匀包覆。电流密度为335 m A g-1时,首圈放电比容量为513.1 m Ah g-1,400圈后可逆容量仍可达到370 m Ah g-1,为初始容量的72%。该合成过程选择可以从褐藻中提取出的海藻酸钠为碳源,环保且健康无毒,制备工艺简单新颖。另外,本论文通过浸渍掺杂的方法,制备了锡离子掺杂的TiO₂纳米纤维,并对其作为锂离子电池负极材料的电化学性能作了测试。此方法简单、新颖、无毒且环境友好。掺杂后的二氧化钛具有纤维形貌,直径约为50¹00 nm。电化学测试结果表明材料的电化学性能与掺杂含量有关。当锡离子离子和TiO₂纳米纤维比例为1/15时,其具有比较优异的电化学性能。其在电流密度为100 m A g-1下,100圈时可逆容量可达到220 m Ah g-1。在电流密度为2000 m A g-1时,也具有180 m Ah g-1的比容量,且比容量保持率接近100%。另外,我们采用上述方法制备了铜离子掺杂二氧化钛复合材料。研究结果表明,当铜离子和TiO₂纳米纤维比例为1/15时,复合材料具有较好的电化学性能。其在电流密度为100 m A g-1下,100圈时可逆容量可达到180m Ah g-1。在电流密度为2000 m A g-1下,也具有150 mAh g-1的比容量,且比容量保持率接近100%。两个体系研究结果发现,锡离子和铜离子掺杂后材料的导电性在不改变材料的体积能量密度前提下都得到了明显改善,材料的电化学性能得到了一定程度的提高。