目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。在众多的用作负极的碳材料中，石墨有低的嵌锂电位，表现出优良的嵌入/脱嵌性能。然而，石墨会在过充时会生成锂枝晶，产生爆炸等安全隐患。因此，锂离子电池研究学者近年来在寻找新的负极材料来取代碳材料。二氧化钛(TiO2)因其嵌锂电位高，能够非常有效地避免充放电过程中锂枝晶和SEI膜的形成。加上形貌可控、晶面间距大、多相以及资源丰富和对环境无污染等一系列优点，其用作锂离子电池负极材料的研究吸引了大量的关注。但TiO2的电化学性能因本身比容量低(理论比容量335mAh/g)、导电性差而受到限制。本论文中通过制备TiO2基复合纳米线阵列来提高其比容量和电导率，为锂离子负极材料的研究提出一种新的结构设计理念。　　本论文首先通过简单的水热法以及退火处理制备了混合TiO2纳米线阵列。X-射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)分析测试结果表明TiO2是由锐钛矿和TiO2(B)两相混合而成的。以混合TiO2纳米线阵列直接作工作电极，无需添加任何导电剂和粘合剂，研究其电化学性能。TiO2纳米线充分发挥其一维纳米线的结构优势，比TiO2标准样P25纳米颗粒表现出更高的循环容量，更好的循环稳定性以及倍率性能。　　为了实现TiO2纳米线在高性能锂离子动力电池上的应用，本论文通过制备TiO2基复合纳米线阵列来提高其电化学性能。其一，采用协同效应，融合TiO2(良好的结构稳定性)和Fe2O3(高比容量)两者的优点，制备TiO2@Fe2O3两层复合结构。实验结果表明该复合结构比表面积大，既能为锂离子的嵌入/脱嵌提供更多的电化学活性点，也能缩短锂离子和电子的传输路径。在电流密度为100mA/g下表现出高达～800mAh/g的可逆容量以及循环50周后其容量保持率为88％。其二，TiO2@C@Fe3O4三层复合结构的设计旨在结合TiO2(良好的结构稳定性)、C（高导电性）和Fe3O4(高比容量)三者的优点。加入碳层的复合纳米线阵列表现出很好的倍率性能，即使在1600μA/cm2的大电流密度下仍释放270μAh/cm2的容量。复合不同材料优异性能的分层结构的设计解决了传统锂离子电池负极材料不能同时拥有高容量和高导电性的难题，对锂离子电池负极材料的发展起着非常重要的推进作用。