与传统的二次电池相比,锂离子电池具有电压高（³.9 V）、比能量高（²00Wh/kg）、工作温度范围宽（-40⁷0 ^oC）、比功率大、放电平稳、存储时间长等显著优点,因此成为目前应用最广泛的储能技术。但为了进一步满足社会发展的需求,开发高能量密度和高功率密度的锂离子电池仍然是未来发展的主要趋势。而正负极材料作为电池的重要组成部分,对电池性能的表现具有决定性作用。在负极材料中,层状材料因其优异的储锂性能备受青睐。最近,一种新型的二维层状材料MXene,因其超高的导电率以及体积比容量成为了大家关注的热点。本文以最早发现的MXene（Ti₃C₂T_X）为研究对象,一方面通过结构改性合成3D多孔的Ti₃C₂-rGO复合膜,抑制了Ti₃C₂T_X片层的自堆叠,提高了复合膜材料的离子电导,使膜电极表现出优越的电化学性能;另一方面结合Ti₃C₂T_X的结构与组成优势,在Ti₃C₂T_X的层间插入锂离子,然后通过原位反应合成片状的钛酸锂与碳的(Li₄Ti₅O₁₂/C,LTO/C)复合电极材料,该复合材料在锂离子电池中表现出优越的电化学性能。主要研究内容和结果如下:（1）剥离的Ti₃C₂T_X层状材料因其具有类石墨烯的片层结构,在电极材料中自堆叠严重,离子传导受阻,电化学性能得不到充分发挥。为了解决这一问题,本研究通过添加氧化石墨烯（GO）与Ti₃C₂T_X形成稳定的胶体溶液,利用电解质阳离子诱导氧化石墨烯片层自组装的方法,在Ti₃C₂-GO复合膜中构建3D多孔结构。再采用肼蒸汽以及低温退火的方法,将复合膜中的GO还原,形成3D多孔的Ti₃C₂-rGO复合膜材料。通过调控两者的比例,当Ti₃C₂T_X与GO的质量比为1:1时,复合膜电极表现出优异的电化学性能,在4 A g^-1的电流密度下,其容量保持率为36%,;并且在大电流密度(1A g^-1)下循环1000圈容量不衰减,可逆容量高达200 mA h g^-1。电化学分析表明,Ti₃C₂-rGO复合膜电极材料之所以表现出优异的电化学性能一方面是因为Ti₃C₂T_X片层保持了其固有的高导电性,保证了材料高的电子电导;另一方面,由石墨烯所构筑的3D多孔结构,防止了Ti₃C₂T_X片层的自堆叠,缩短了锂离子在膜内的传输距离,提高了材料的离子电导,两者的协同效应使复合膜电极表现出优越的电化学性能。（2）MXene（Ti₃C₂T_X）,由MAX（Ti₃AlC₂）材料刻蚀得到,具有类手风琴状的结构,较大的层间距使片层中易插入碱金属离子（Li⁺、Na⁺、K⁺）。因此片层间隙可以作为微型的反应容器,同时经过刻蚀解理的Ti₃C₂T_X片又可以作为牺牲模版,使插入的碱金属离子与Ti₃C₂T_X片层发生原位反应的同时形成具有片状结构的复合材料。本研究中采用液相插层的方法使Ti₃C₂T_X的层间插入锂离子,然后在碱性条件下加入H₂O₂水热得到了片状前驱体Li_1.81H_0.19Ti₂O₅·nH₂O;再在惰性气氛下高温退火合成片状的Li₄Ti₅O₁₂/C复合电极材料。作为锂离子电池的负极,该电极材料表现出优越的电化学性能。当电流密度从1 C增加到30 C时,其放电比容量从152 mA h g^-1逐渐减小到70 mA h g^-1,材料的容量保持率为46%,证明材料具有良好的倍率性能。并且在10 C的大电流密度下循环700圈后,该复合材料的充电比容量为82 mA h g^-1,相较于首圈的98 mA h g^-1,其容量保持率为83.6%,说明材料有很好的循环稳定性。