锂离子电池作为一种环境友好型储能装置,被认为是满足日益增长的便携式电子设备、电动汽车（EV）、混合电动汽车（HEV）和插入式混合电动汽车（PHEV）的重要动力源之一。尖晶石结构的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)是一种具有优异的循环稳定性、较长的使用寿命、较强安全性的锂离子电池负极材料。然而,较差的导电性,较低的锂离子扩散系数而限制了它在锂离子电池中的进一步应用。本论文利用静电纺丝技术和固相法制备了不同离子掺杂和N掺杂C包覆的改性Li₄Ti₅O₁₂低维纳米材料（亚微米带、纳米纤维、竹节状纳米纤维、纳米颗粒）,并详细研究了不同的改性行为对其结构和性能的影响。论文的内容如下:1.通过静电纺丝技术结合煅烧工艺成功制得宽度约为500 nm,厚度约为200nm的Ce³⁺离子掺杂Li₄Ti_5-xCe_xO₁₂（x=0、0.01、0.02和0.05）亚微米带。通过XRD,TEM,SEM,EDS mappings,BET,HRTEM,XPS等手段对样品的结构和形貌进行了表征。一系列的电化学测试实验表明,Ce³⁺离子掺杂Li₄Ti₅O₁₂电极比未掺杂Li₄Ti₅O₁₂电极展现出更好的电化学性能。2.采用静电纺丝法结合烧结工艺成功制得直径约为500 nm的一维Co²⁺掺杂Li₄Ti_5-xCo_xO₁₂（x=0、0.10）纳米纤维,借助XRD,ICP,TEM,SEM,BET,EDS mappings和XPS等技术对其进行了系统表征。Co²⁺掺杂Li₄Ti₅O₁₂纳米纤维具有增大的晶胞体积、减小的颗粒尺寸和增强的导电性。更重要的是,Co²⁺掺杂Li₄Ti₅O₁₂电极作为一种锂电池负极材料比未掺杂Li₄Ti₅O₁₂电极表现出更好的电化学性能。3.基于静电纺丝技术成功制得直径约为300 nm的一维竹节状Li₄Ti_5-xZn_xO₁₂和Li₄Ti₅Zn_xO₁₂（x=0.05）纳米纤维。利用XRD,TEM,SEM,EDS,BET,ICP-OES,XPS等技术对制备的材料进行了结构和形貌表征,并详细研究替代掺杂和间隙掺杂两种不同的Zn²⁺离子掺杂行为对竹节状Li₄Ti₅O₁₂纳米纤维性能的影响。实验结果表明Zn²⁺离子的引入并没有破坏Li₄Ti₅O₁₂的原始立方尖晶石结构和一维竹节状纳米结构;而且Zn²⁺离子间隙掺杂竹节状Li₄Ti₅O₁₂纳米纤维比替代掺杂和未掺杂竹节状Li₄Ti₅O₁₂纳米纤维表现出最佳的电化学性能。4.利用壳聚糖作为新型碳氮源,采用固相法成功制备了N掺杂C包覆Li₄Ti₅O₁₂纳米复合物,利用XRD,TG,Raman,TEM,SEM,EDS mappings,BET,XPS等测试技术对N掺杂C包覆Li₄Ti₅O₁₂纳米复合物进行了结构和形貌表征。研究表明,壳聚糖的引入抑制了Li₄Ti₅O₁₂纳米颗粒在高温煅烧的过程中的颗粒团聚长大,并且增大了材料的比表面积。根据Raman及XPS的分析结果,N元素可掺杂进入到Li₄Ti₅O₁₂的晶格并且增大了Li₄Ti₅O₁₂的晶胞体积;而存在于无定形碳中的N元素,增加了碳的无序性。对比实验证明,改性后的Li₄Ti₅O₁₂电极比纯相Li₄Ti₅O₁₂电极展现出更好的电化学性能。