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目前,世界正面临着两大难题:能源危机和环境问题,如何克服这两个问题是社会可持续发展的关键。其中,电化学能源是目前能缓解这两大难题及其相关问题的有效解决方案之一,而锂离子电池是一种电化学能源装置,因其具有较高的能量密度、安全性好、循环稳定和环境友好等优点广泛应用于便携式电子产品、电动汽车、通讯设备、航空航天等领域,被认为是未来储能领域最具有应用前景的储能装置。电极材料是锂离子电池的核心,在很大程度上决定着电池的比容量和循环寿命。目前商业化的锂离子电池负极材料基本上是石墨电极,但该材料较低的放电平台不可避免的导致锂枝晶的形成,而锂枝晶刺破隔膜将会引起电池爆炸或者火灾,存在安全隐患;同时在首次充放电过程中还会形成固体电解质界面（SEI）膜而产生较大的不可逆容量,降低首次库伦效率。在众多的化合物中,TiO2材料具有环境友好、易制备的优点,作为锂离子电池负极电极材料时具有较高的放电电压,且充放电过程中体积效应较小（<4%）,但是其电子导电性和离子导电性较差,影响其电化学性能。本文选取TiO2为研究对象,通过掺杂和碳包覆进行改性,并研究掺杂元素对电化学性能的影响。（1）通过水热法制备Mo掺杂的TiO2的纳米颗粒,并对其包覆聚苯胺,在500℃退火处理后,获得锐钛矿相的碳包覆的Mo掺杂的TiO2（Mo-TiO2@C）。本实验所合成的TiO2和Mo-TiO2@C的物相均为锐钛矿相,电化学性能测试表明,Mo-TiO2@C具有良好的电化学性能,TiO2和Mo-TiO2@C在0.5 C电流密度下循环100次后放电比容量分别为142.08和372.15 mAh g-1;在5 C电流密度下经过200周循环后放电比容量分别为52.89和153.4 mAh g-1,TiO2在0.2、0.5、1、2、5、8和10 C的电流密度下的平均放电容量分别为242.93、147.55、117.76、97.48、64.59、49.86和43.41 mAh g-1,而Mo-TiO2@C在0.2、0.5、1、2、5、8和10 C的电流密度下的平均放电容量分别为574.07、410.44、335.74、273.38、173.41、114.47和88.68 mAh g-1。Mo-TiO2@C电极的性能与TiO2电极相比有明显提高。通过循环伏安法计算得到氧化和还原过程中锂离子的平均扩散系数为2.15×10-9 cm2 s-1和2.33×10-9 cm2 s-1,并计算赝电容对容量的贡献,其中,赝电容行为贡献在0.2、1、2、5和10 mV/s扫描速率下,分别为26.56%、39.13%、47.41%、58.73%和73.07%。（2）首先利用钛酸异丙酯的水解制备球形无定型二氧化钛的前驱体,通过离子交换,用Sn取代H获得AT-Sn-TiO2,然后在AT-Sn-TiO2球体表面包覆聚多巴胺,在高温退火处理之后获得碳包覆Sn掺杂的金红石相二氧化钛（Sn-TiO2@C）。TiO2和Sn-TiO2@C在0.5 C电流密度下循环200周后,其放电比容量分别为88和267 mAh g-1。TiO2样品在0.2、0.5、1、2、5和10 C的电流密度下的平均放电容量分别为276.61、179.68、142.44、102.97、50.74和31.77 mAh g-1,而Sn-TiO2@C样品在0.2、0.5、1、2、5和10 C的电流密度下的平均放电容量分别为435.67、339.16、312.61、275.91、205.18和140.92 mAh g-1,结果表明球状Sn-TiO2@C具有优异的循环稳定性和倍率性能。