随着能源危机的加剧和石油价格的上涨,研发绿色可再生能源成为各国政府的重要举措。锂离子电池因具有比能量大、自放电小等特点而备受关注,其性能主要由正负极材料性质决定,故有“一代材料,一代电池”之称。石墨作为商用负极材料具有适中的理论容量(372 mA h g-1),但仍面临工作平台低（约为0.1 V）以及充放电过程中因产生锂枝晶而引发的安全问题。与之相比,钛基材料较高的嵌锂平台（～1.6 V）可以避免锂枝晶的形成,消除安全隐患。然而,钛基材料也存在导电率不足等问题,成为限制其广泛应用的瓶颈。因此,本学位论文旨在设计合成钛基氧化物TiNb2O7,并通过纳米化、修饰等手段,优化材料的电化学性能。同时,采用一系列表征手段,探究材料的固有属性与储锂性能之间的内在关系,为研制新型高性能储锂负极材料提供一定的理论基础。主要研究内容包含以下两个方面:（1）以钛酸盐为钛源,使用一步水热法制备出由30 nm左右的纳米粒子构筑而成的分等级结构TiNb2O7微米球,其在2 A g-1下连续脱嵌锂1000次后剩余176.6 mA h g-1的可逆容量,在5 A g-1下仍具有187.7 mA h g-1的容量。进一步,以磷酸铁锂为正极组装了TiNb2O7//LiFePO4全电池,在2 A g-1的条件下充放电2000次后,容量保持率可达77.9%。其优异的电化学性能可归于如下因素:（ⅰ）较小的基础构成单元可以显著地缩短Li+的扩散路径;（ⅱ）分等级结构有利于电解液的渗入,增加了电解质和电极材料之间的接触面;（ⅲ）额外引入的氧空位显著地提升了材料的导电率和锂离子扩散系数。（2）以草酸为结构导向剂,首次通过简单的一步水热法制备了由一维纳米棒构筑而成的分等级结构TiNb2O7微米花（TNO-F）。其在5 C的倍率下循环500圈,依然能保持190.8 mA h g-1的可逆比容量。当倍率增至20 C时,仍具有184.7 mA h g-1的比容量,表现出良好的快速充放电能力和长循环寿命。其独特的分等级结构能够保证电解液与电极材料的充分接触,为储锂过程提供更多的活性位点以及离子/电子的传输通道。