现代电动交通工具和可穿戴电子产品对锂离子电池的快速充电需求正在急速增长。然而,市面上的石墨负极在实现快充目标时,其较低的工作电压平台（0.1 V vs.Li/Li+）、较差的倍率性能和不稳定的固体电解质界面膜（SEI）引起的安全问题,严重地阻碍了其在快充领域的应用前景。因此,为了满足社会发展需要,寻求长寿命和高倍率的负极材料一直是锂离子电池的研究目标。在多样化的负极材料中,正交相五氧化二铌（T-Nb2O5）作为典型的嵌入型赝电容材料,因其优异的化学稳定性、安全的电压窗口（1-3 V）和多个氧化还原电对(Nb5+/Nb4+、Nb4+/Nb3+)而引起了广泛的关注。但是,T-Nb2O5的锂离子扩散动力学瓶颈和电子电导率低(3×10-6 S cm-1)也阻碍着它未来在快充锂离子电池领域的进一步发展。本文针对以上问题,设计与合成了形貌可控的T-Nb2O5纳米管及其复合材料,详细研究了微观纳米形貌与储锂动力学的关系,并揭示其在常温与高温下的电化学性能差异性的原因。该研究工作为进一步开发用于高倍率和长循环寿命的电化学储能器件的插层赝电容材料提供了新的研究思路。主要研究内容与结果如下:（1）为了提高锂离子在T-Nb2O5材料中的扩散速率,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈（PAN）纳米纤维作为牺牲模板,并通过原子层沉积技术（ALD）可控制备了中空T-Nb2O5纳米管（T-Nb2O5 NTs）。通过调整ALD的沉积循环次数,可以精确调控T-Nb2O5 NTs的壁厚。详细研究了壁厚与电化学性能之间的关系。电化学分析结果表明,T-Nb2O5 NTs中的储锂行为以表面的插层赝电容为主。研究结果发现,T-Nb2O5 NTs的形貌对锂离子插入/脱出动力学和电化学性能有显著的影响,这为未来高倍率负极材料的设计提供了思路。（2）在优化的T-Nb2O5 NTs的基础上,采用流动性强、热稳定性好的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐（EMIm-dca）作为碳源在T-Nb2O5 NTs表面成功包覆了连续均匀的氮掺杂炭修饰层,通过在N2氛围中的热处理合成了氮掺杂炭包覆T-Nb2O5 NTs（T-Nb2O5 NTs@NC）电极材料。构筑的氮掺杂炭表面修饰层进一步提升了T-Nb2O5 NTs电子和离子传输效率,电极表现出更加优异的电化学性能。研究了T-Nb2O5 NTs@NC在常温与高温下的电化学储锂行为的差异性,并揭示了该材料在高温下电化学性能衰减的原因。通过调节电位窗口有效地解决了T-Nb2O5NTs@NC在高温下容量快速衰减的问题。此外,采用T-Nb2O5 NTs@NC作为负极与正极磷酸铁锂（LFP）组装成全电池器件,展现了在快充锂离子电池中的应用前景。