尖晶石型钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子的负极材料,具有结构稳定,循环性能良好等优点,但是Li₄Ti₅O₁₂的离子电导率和电子电导率较低,因此在高倍率充放电时电化学性能较差,严重影响其在储能领域的实际应用。本文采用溶胶凝胶法制备了纳米Li₄Ti₅O₁₂,通过分析Li₄Ti₅O₁₂样品纯度、形貌特征、晶粒尺寸以及Li₄Ti₅O₁₂样品的电导率和电化学性能,确定合成Li₄Ti₅O₁₂样品最佳的煅烧条件。在系统研究Li₄Ti₅O₁₂本征输运特性的基础上,通过碳包覆改性改善Li₄Ti₅O₁₂样品的输运特性,并研究了包覆条件对Li₄Ti₅O₁₂/C样品电化学性能的影响。以酞酸丁酯和乙酸锂为前驱体,通过溶胶凝胶法成功制备了纳米钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂负极材料,采用球磨烧结法制备碳包覆Li₄Ti₅O₁₂/C样品。采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分别对Li₄Ti₅O₁₂和Li₄Ti₅O₁₂/C样品的物相与形貌进行表征分析。当煅烧温度为700℃和800℃时可获得纯相Li₄Ti₅O₁₂样品,样品的结晶度随着煅烧温度的增高或煅烧时长的增长而得到提高。经过碳包覆的Li₄Ti₅O₁₂/C样品的特征峰均有所增高,这是由于碳源的加入,在高温条件下促使样品再次结晶,提高了样品的结晶度。当以蔗糖为碳源,碳包覆量为10%,煅烧温度为700℃,煅烧时长为10h时Li₄Ti₅O₁₂/C样品的结晶度最好。通过交流阻抗测试和动电位扫描测试研究其电导率。研究表明,煅烧温度为800℃时间为10h条件下制备的高纯Li₄Ti₅O₁₂本征样品的结晶度及输运特性最佳,其离子电导率为8.8×10^-8S/cm,电子电导率为8.53×10^-10S/cm。分别在0.5C、1C、5C、10C和20C倍率下对样品循环充放电10次后的容量保持率分别为99.1%、98.9%、98.7%、98.1%和97.7%。在0.1C、1C和20C倍率下的循环充放电50次后的容量保持率分别为98.7%、97.3%和77.5%。当碳源为蔗糖,碳包覆量为10%,煅烧温度为700℃,煅烧时长为10h时制备的Li₄Ti₅O₁₂/C样品的输运特性和电化学性能最佳。该条件下制备的Li₄Ti₅O₁₂/C样品的电荷电导率为4.35×10^-7S/cm,电子电导率为9.63×10^-8S/cm,离子电导率为3.39×10^-7S/cm。Li₄Ti₅O₁₂/C样品在0.1C倍率下样品电池首次充电容量为186.3mAh/g,首次放电容量为185.9mAh/g,首次库伦效率为99.8%。在20C倍率下首次放电容量为172.9mAh/g,循环充放电50次后,电池的容量保持率为96.6%。