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目前,商业化的锂离子电池负极材料主要是碳材料,但以碳材料为负极的锂离子电池在实际应用上仍存在一些问题：(1)过充电时易析出锂枝晶,造成电池短路；(2)易在碳表面形成钝化膜,造成容量损失；(3)碳材料的平台电压接近于金属锂,容易引起电解液的分解,从而带来安全隐患。而尖晶石型的Li4Ti5O12与碳材料相比具有明显的优势：(1)钛酸锂的电位比金属锂的高(1.55 Vvs.Li+/Li),不易产生锂晶枝；(2)它是一种“零应变”材料,表现出优良的循环性能；(3)充放电过程中电压平稳,而且电解液不致发生分解。但是,其固有电导率低(10-13 S/cm)制约了商业化应用。本文通过改进制备方法和阳离子掺杂等来改善和提高Li4Ti5O12(?)勺电化学性能。以蔗糖为辅助燃烧剂,采用水热法制备具有较高放电比容量和较好循环性能的Li4Ti5O12样品。考察了锂钛摩尔比、蔗糖加入量、水热处理时间及烧结温度等条件对Li4Ti5O12性能的影响。结果表明,Li4Ti5O12样品制备的最优条件为：锂钛摩尔比为0.82,蔗糖加入量为10 wt.%,160℃下水热处理18 h,再在750℃中烧结2 h。最优条件下制备的Li4Ti5O12样品在0.5 C倍率下首次放电比容量为164.78 mAh/g,50次循环后仍然保持在150.32 mAh/g。以乳酸为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了性能较好的Li4Ti5O12样品。研究了乳酸与钛酸丁酯的配比、烧结温度和烧结时间等因素对Li4Ti5O12性能的影响。结果表明,当乳酸与钛酸丁酯的摩尔比为0.6,在800℃烧结18h制备的Li4Ti5O12的电化学性能较好。在0.5 C倍率下的首次放电比容量为172.62 mAh/g,循环50次后仍为151.68 mAh/g。此外,采用溶胶-凝胶法制备了Li4Ti5CuxO12+x和Li4Ti4-2xNixMnxO12样品,探讨了掺杂不同元素对Li4Ti5O12性能的影响。结果表明,离子掺杂可以有效地改善Li4Ti5O12的电化学性能。其中Li4Ti5Cu0.3O12.3样品在0.5 C倍率下首次放电比容量达209.15 mAh/g,循环50次后仍保持在165.47 mAh/g；Li4Ti4.8Ni0.1Mn0.1O12在0.5 C倍率下首次放电比容量为180.41 mAh/g,50次充放电循环后保持在160.50 mAh/g。