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钛酸锂Li4Ti5O12及锐钛矿型TiO2作为锂离子电池负极材料具有体积效应小、安全性好、循环性能稳定等优良特性，但二者均存在电导率低的缺点。此外，制备Li4Ti5O12通常采用价格比较高的TiO2作为钛源，从而导致Li4Ti5O12的制造成本较高。本文以价格相对低廉的偏钛酸H2TiO3为钛源，通过超声分散和真空浸渍两种原料混合方法，并经高温烧结分别制备出炭包覆钛酸锂Li4Ti5O12/C。除此之外，本文还研究了TiO2和石墨烯混合的TiO2/GNs复合材料以及利用葡萄糖作为碳源，制备出不同炭包覆量的TiO2/C。利用石墨烯或包覆炭层提高TiO2的电导率。采用XRD、SEM、TEM、恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法，系统研究了Li4Ti5O12/C、TiO2/GNs和TiO2/C的微观结构和电化学性能，得到如下结论：（1）利用偏钛酸H2TiO3作为钛源，通过超声分散法和真空浸渍法并经过高温烧结所合成的炭包覆钛酸锂Li4Ti5O12/C均为尖晶石型钛酸锂。两种Li4Ti5O12/C均呈现二次颗粒团聚体形貌，超声分散法制得的Li4Ti5O12/C的团聚程度稍大于真空浸渍法，两种Li4Ti5O12/C中炭包覆层的厚度均为23nm。（2）真空浸渍法制得的Li4Ti5O12/C的电化学性能优于超声分散法所得的Li4Ti5O12/C。0.1C条件下，真空浸渍法制得的Li4Ti5O12/C的首次充电比容量达169.0mAh/g，首次循环库仑效率高达99.5%。100次循环后，其放电循环容量保持率达到97.2%。（3）采用硫酸钛作为钛源，通过水热法制备出的TiO2为锐钛矿型。TiO2为二次颗粒团聚体，加入石墨烯之后，TiO2/GNs中TiO2颗粒的团聚程度减弱，石墨烯片层包埋在TiO2颗粒之中。（4）TiO2/GNs的充放电循环性能、倍率性能显著优于TiO2，但加入石墨烯会导致首次循环库仑效率下降。（5）利用葡萄糖作为碳源，硫酸钛作为钛源，通过水热合成并经700℃烧结炭化后得到的三种炭包覆量的TiO2均为锐钛矿型，且颗粒的团聚程度较小。（6）炭含量为21.39%的TiO2/C具有最佳的电化学性能，0.2C条件下100次循环后可逆比容量达到229.0mAh/g。