随着传统能源的消耗和环境问题的日益严重,能源危机与环境污染已成为影响人类社会生活及发展的两个关键问题,而开发高效的能量存储系统是解决这两个问题的有效方式。锂离子电池由于具备能量密度高、安全性能好、自放电率低、应用温度范围宽、重量轻等特点成为最受欢迎的能量存储系统。钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)负极材料不仅具有安全性高,循环寿命长的优点,还有很高的功率密度。但是Li₄Ti₅O₁₂的离子电导和电子电导较差,严重影响其倍率性能,因此需要对其进行改性才能满足使用要求。此外,对于新型二维层状钛基材料Ti₃C₂T_x,由于其导电性优异,且具有良好的储锂性能,在未来发展中有广阔的应用前景。本论文首先通过引入特殊结构的碳材料解决钛酸锂制备当中存在的团聚现象,从而提高了钛酸锂的离子和电子电导。随后通过简单高效的方式制备了金属氧化物改性的钛酸锂材料,在不降低材料振实密度的同时,不仅提高了材料容量,而且明显改善了电子电导。最后成功制备了Ti₃C₂T_x材料,并从扩层和剥离方面对其进行了初步的研究。主要研究结果如下:1、通过一步水热法制备了Li₄Ti₅O₁₂嵌入三维无定型碳（3DAC）的复合材料。从XRD和拉曼图谱可以证实,添加3DAC有效阻止了Li₂TiO₃的产生,以获得纯相LTO。此外,SEM和TEM结果表明,3DAC的三维多孔结构抑制了LTO纳米片的堆叠和团聚,增强了锂离子扩散速率。相对于LTONS,LTONS@3DAC拥有更优异的电化学性能,在32C、48C和64C倍率下容量分别为146、142、140 m Ah g^-1;在8C倍率下循环700次容量仍保持在140 m Ah g^-1。2、通过简单的液相法合成了MoO₂纳米颗粒改性的Li₄Ti₅O₁₂材料。从XRD和HRTEM中可以发现纳米颗粒紧密地附着在钛酸锂的表面。结合EDX分析表明MoO₂纳米颗粒在材料表面均匀分布。相对于原始样品,适量的MoO₂不仅有效减少了钛酸锂的电化学极化,而且贡献了额外的储锂容量。3%MoO₂改性Li₄Ti₅O₁₂样品表现出优异的倍率和循环性能,10 C倍率的容量为116 m Ah g^-1,5 C倍率下循环450圈后可逆容量保持在124 m Ah g^-1。3、通过四丁基氢氧化铵对Ti₃C₂T_x扩层处理,制备出i-Ti₃C₂T_x。经过XRD和BET分析表明,相对扩层之前,扩层后的材料具备更大的层间距（1.983 nm）和更高的比表面积(8.176 m² g^-1)。相对原始样品,i-Ti₃C₂T_x表现出更好的倍率容量,3000 mA g^-1的倍率下,可逆容量为108 m Ah g^-1。此外,通过Ti₃C₂T_x材料在三种电解液体系下的放电行为,以及对放电后的材料进行表征分析后得出,当使用TMP基电解液时,溶剂分子在进入Ti₃C₂T_x层间的同时,部分的电解液也发生分解,所产生的气体使Ti₃C₂T_x层分离,得到薄片状的Ti₃C₂T_x,并初步讨论了使Ti₃C₂T_x分层的电压区间。