二氧化钛(TiO₂)作为一种半导体材料,由于其良好的化学稳定性、无毒性、优异的安全性能以及价格低廉,成为一种非常理想的锂离子电池负极材料。然而其较低的电导率和较差的离子扩散能力限制了二氧化钛的实际应用。本文主要采用与导电性好的材料复合、杂原子掺杂以及减小TiO₂尺寸等方式来提高TiO₂材料电化学性能,主要研究内容如下:以钛酸四丁酯为钛源,聚乙烯吡咯烷酮为碳源和氮源,通过静电纺丝法及后续热处理,制备了氮掺杂C/TiO₂纳米纤维复合物薄膜,作为锂离子电池的负极材料研究其储锂性能,并发现了热处理温度及复合物中碳的存在对TiO₂晶相转变及晶粒在纳米纤维生长位置有重要的影响。随着热处理温度的升高,制备出了具有类似于树枝的形貌的TiO₂纳米纤维,其中“枝干”主要由锐钛矿TiO₂纳米粒子组成,“枝芽”上主要长有金红石相TiO₂纳米颗粒。电化学测试结果表明:800℃热处理得到的纳米纤维薄膜在锂离子电池表现出更高的放电比容量和更优异的倍率性能(当电流密度达到5 A/g时,其放电比容量仍可达到180 mAh/g)以及优异的循环性能(以0.1 A/g的电流密度循环100次,容量保持率可达93%左右)。以未完全氧化的TiC为前驱体,通过水热合成以及热处理方法制备了碳掺杂TiO₂/TiC纳米复合物,并作为锂离子电池的负极材料研究其储锂性能。电化学测试结果表明:400℃热处理制得的纳米复合物,表现出更好的倍率性能(当电流密度高达到15 A/g时,CTN-4的放电比容量仍可达到140 mAh/g)以及非常优异的循环性能(在2 A/g的电流密度下循环200次,容量保持率为94%左右)