锂离子电池由于具有电压高，体积小，质量轻，对环境污染小、循环寿命长和比容量高等特点被认为是综合性能最好的电池体系，受到各国企业和研究工作者的广泛关注。而锂离子电池的负极材料能够影响锂离子电池的整体性能。最近，钛酸锂因具有稳定的充放电平台，是“零应变”电极材料，而且循环性能好，比碳负极材料有更快的充放电速率等优势，被看作是很有发展前景的锂离子电池负极材料。同时，纳米级负极材料能够表现出更突出的电化学性能，其合成与性能研究引起了研究者的广泛重视。本文以钛酸锂材料为研究对象制备出了系列复合材料，采用XRD，SEM，TEM等测试方法对该系列材料进行了形貌和结构的表征，并且将其作为负极材料组装成锂离子电池，测试其电化学性能。主要的研究内容如下：（1）采用水热法制备了Ti3+自掺杂的Li4Ti5O12-TiO2纳米颗粒。以钛粉为原材料，通过在氢氧化钠下高温水热处理，得到钛酸钠，并通过进一步的化学反应得到Ti3+自掺杂的Li4Ti5O12-TiO2纳米颗粒。此种方法具有环境友好及成本低等特点。通过一系列的对比试验，证明Ti3+自掺杂的Li4Ti5O12-TiO2具有良好的循环性能，并能在大倍率充放电条件下，保持较高的比容量。（2）采用水热法制备了Li4Ti5O12-TiO2纳米线以钛粉，氢氧化钠，氢氧化锂为原材料，制备出金红石型二氧化钛-钛酸锂复合材料。研究表明，通过在氨气下处理的金红石型二氧化钛-钛酸锂复合材料具有更好的电化学性能。（3）采用溶剂热制备了碳包覆氮掺杂的钛酸锂纳米颗粒。以四氯化钛为钛源，合成了碳包覆氮掺杂的钛酸锂纳米颗粒，作为锂离子电池负极材料。通过与纯Li4Ti5O12，碳包覆的钛酸锂相比，电化学性能得到提高。在0.5C下，首次放电容量为194mAh g-1，并且在以后的循环过程中具有较好的稳定性。