锂离子电池由于容量大且能量密度高,在能源发展中起着重要作用。然而,锂离子电池在非常温条件下极差的性能严重限制了其在人们日常生活中的应用。本工作从电极负极材料的设计以及电池结构的整体设计两个层面出发,制备了杉枝状氧化钛负极材料并实现了氧化钼材料在隔膜单侧的生长,并将这两种设计应用于锂离子电池中,以研究其在低温或高温下的储能能力。本工作中,我们设计并合成了一种杉枝状结构的氧化钛材料,该材料由中间的纳米棒和周围丰富的纳米片组成,可以帮助增加与电解质的接触面积并缩短扩散路径。电化学测试和计算结果表明,这种特殊的形貌提供了较低的电荷转移阻抗,更快的锂离子传输速率和赝电容效应。在-30℃和0.5C条件下,冷杉枝状材料仍保留54.5%的容量,而商业化氧化钛材料仅能保留32.9%的容量。在-50℃和0.5C条件下,冷杉分支状材料可保留25.4%的容量,而商用材料则为16.9%。特别是,相对于室温,在-30℃和5C和10C的高电流速率下,杉枝状容量保持率可达到70%以上。此外,通过简单的旋涂方法将MoO3/CNTs负载到隔膜的单侧。具有此类基于MoO3复合隔膜的锂离子电池消除了对金属集电器的需求,并展现了极高的比容量(0.2C,约1200 mA h g-1)。与传统MoO3电极相比,复合隔膜在低温、常温及高温下都表现更高的比容量。复合隔膜的离子传输更快,电荷转移电阻更低,导致了比容量的增加。另外,由MoO3/CNTs材料中的空位和窄间隔引起的赝电容效应也有助于电池的高比容量。本工作研究证明了复合隔膜的高效离子和电子传输能力和更大的高低温储锂容量,这种设计也为低成本锂离子电池的提供一种选择和参考。