锂离子电池由于具有输出电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点,早已在手机、MP3、摄像机等便携式电子设备中实现商业化。随着现代社会的发展,还将在电动汽车、电动助力车等动力电池领域得到广泛应用。这就对电池的能量密度、寿命、安全性、倍率性能等方面提出了更高的要求。　　 目前,锂离子电池负极材料大多采用碳负极材料,此类材料在充放电过程中循环性能差,而且存在安全隐患。与碳负极相比,具有尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)材料具有明显的优势,如良好的循环性能和较高的安全性。尽管如此,由于Li4Ti5O12材料本身的电导率较低(电子电导率仅为10-9 S·cm-1),在大电流充放电时容易产生较大的极化,严重影响到材料的倍率性能,这就限制了Li4Ti5O12负极材料在动力电池中的应用。　　 针对以上问题,我们主要进行了以下的研究内容:　　 1.用模板法制备Li4Ti5O12/C复合负极材料,并对合成的材料进行了结构、形貌及电化学性能研究,优选出聚丙烯腈(PAN)为最好的模板剂。以PAN为模板合成的复合材料的稳定放电容量约为152mAh·g-1,比纯Li4Ti5O12材料要高出29mAh·g-1左右;该材料的循环性能优越,10次循环后容量几乎保持不变;另外,材料的振实密度为1.51g·cm-3,比纯样品的振实密度高出0.38g·cm-3。　　 2.首次采用乳酸镁为掺杂源和部分碳源合成掺杂Mg2+的Li4Ti5O12/C复合负极材料,并对产物进行物理性能与电化学性能的表征,研究发现Mg2+掺杂的Li4Ti5O12/C复合材料的放电比容量为161mAh·g-1,比纯Li4Ti5O12(127mAh·g-1)提高约34mAh·g-1,且材料的循环性能非常优越。另外,合成系列掺杂Cr3+、Cos2+、Ni2+、Mn4+的Li4Ti5O12/C材料,并对比了各种离子掺杂的效果。　　 3.在凝胶注模成型工艺制备Li4Ti5O12/C负极材料上做了一些有益的探索。通过选用不同量的有机单体、调节反应温度及煅烧时间,成功调控了Li4Ti5O12晶粒的生长方式,减小了颗粒粒度,生成了近球型的颗粒,当丙烯酰胺与二氧化钛的质量比10％时,合成的Li4Ti5O12/C材料的放电容量为162mAh·g-1比纯Li4Ti5O12高出约40mAh·g-1,且材料的振实密度高达1.61g·cm-3,很好的解决了Li4Ti5O12材料比重小的问题。而当丙烯酰胺与二氧化钛的质量比5％时,材料的循环性能最佳,放电平台最平坦。　　 4.利用纳米级TiO2为钛源,甘氨酸为燃烧剂合成小颗粒的Li4Ti5O12负极材料,并对合成材料进行结构、形貌及电化学性能研究,结果表明,所得产物具有较小的颗粒和较高的比容量,并且燃烧法能够在缩短煅烧时间的条件下,得到循环性能优异的Li4Ti5O12材料,且材料的放电比容量能够稳定在15mAh·g-1。