近年来随着国家产业结构和能源结构的调整,努力开发和高效利用可再生清洁绿色能源已经成为能源发展的主要方向。锂离子电池作为一种高效、便捷、绿色的储能器件广泛应用于日常生活和生产当中。随着消费类电子产品需求的增长、电动汽车的推广和普及、储能产业的推进与发展,对锂离子电池的性能要求越来越高。钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂,简写作LTO)作为一种新型的负极材料与碳负极材料相比具有安全性高、寿命长、效率高等突出优点,是一种具有发展潜力的锂离子电池负极材料,其制备与性能研究引起了研究者的广泛关注。本文采用固相法制备了Li₄Ti₅O₁₂,并对其进行氧化石墨烯包覆和Cu²⁺掺杂改性制备出了相应复合材料。采用XRD、SEM、TEM、EDX等测试方法对材料进行了形貌和结构表征,同时将其制作成负极片并组装成纽扣式电池,测量其充放电及电化学性能。主要研究内容如下:（1）固相法制备Li₄Ti₅O₁₂及性能研究。以二氧化钛（TiO₂）和碳酸锂（Li₂CO₃）为主要原料,采用固相法制备出了Li₄Ti₅O₁₂,探究了物料配比（n（Li/Ti））、焙烧时间（t）、焙烧温度（T）三种因素对Li₄Ti₅O₁₂性能的影响。得出最佳工艺条件为:n（Li/Ti）=0.85,t=12h,T=800℃,该条件下制备的Li₄Ti₅O₁₂在0.2C倍率下的比容量为148.30 mAh·g^-1,0.2C倍率下100次连续充放电循环保持率高达96.13%,具有良好的循环性能。（2）钛酸锂/石墨烯（LTO-GO）复合材料的制备及性能研究。以石墨、浓硫酸、浓磷酸、高锰酸钾和双氧水为主要原料采用氧化还原法制备氧化石墨烯。再将Li₄Ti₅O₁₂与一定浓度的氧化石墨烯溶液按一定质量比均匀混合采用液相法制备了钛酸锂/石墨烯（LTO-GO）复合材料。当Li₄Ti₅O₁₂与氧化石墨烯的质量比为95:5时,所得材料在0.2C倍率下的比容量为186.10 mAh·g^-1,0.2C倍率下100次连续充放电循环保持率高达97.17%,具有良好的循环性能。（3）Li_4-XCu_XTi₅O₁₂复合材料的制备及性能研究。以TiO₂、Li₂CO₃、Cu（NO₃）₂为主要原料按一定比例进行均匀混合,采用固相法制备Li_4-xCu_xTi₅O₁₂复合材料。当x=0.20时制得Li_3.8Cu_0.2Ti₅O₁₂,在0.2C倍率下的比容量为173.30 mAh·g^-1,100连续充放电循环保持率高达96.64%,具有良好的循环性能。