能源消耗的严重与环境的恶化已经受到广泛的关注,因此需要开发新型的清洁能源以便解决两大难题。锂离子电池因为具有能量密度高和循环性能好等特点而被广泛的应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。为能够使锂离子电池广泛地应用于电动汽车和大型能量存储和转换装置,还需要完善锂离子电池的各项性能尤其是高倍率性能和安全性还有长循环性能。钛氧化物由于有良好的循环稳定性和安全性成为最有潜力的锂离子电池负极材料。然而,钛氧化物本身的导电性严重地限制其在高倍率的应用。为了解决钛氧化物导电性差的缺点,本论文通过制备铌掺杂Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂核壳微球、Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料以及铌掺杂TiO₂（B）纳米结构用于改善钛氧化物的整体导电性,实验结果表明,制备的材料在容量、倍率和循环稳定上都有一定的改善。主要结果如下:（1）铌掺杂Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂核壳微球:用简单的水热法合成Li1.81H0.19Ti2O5×2H2O前驱体,将前驱体煅烧得到铌掺杂Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂核壳微球。微球尺寸大小在1μm左右,微球表面纳米片的厚度和宽度分别为10²0 nm和30⁴0 nm。铌掺杂Li₄Ti₅O₁₂-TiO₂核壳微球作为作为电极材料表现出良好的高倍率性能和循环性能,在0.5 C时电极的放电比容量为176.9 mAh g-1,在20 C时电极的比容量为141 mAh g-1,在2C的条件下经过100次循环后其容量滞留率为87.8%。其电化学性能的改善归功于掺杂铌元素能够增加载流子数量从而提高材料的电子导电率。（2）Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料:以溶胶凝胶法合成的无定型二氧化钛,氢氧化锂和氧化石墨为反应物经过水热和煅烧过程得到Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料。Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料作为锂离子电池材料其表现过出良好的倍率性能,在电流倍率0.2 C时,其容量为194.9 mAh g-1,在电流倍率为10 C时,其容量是68.4 mAh g-1,是钛酸锂微球的1.7倍。其电化学性能的提高归功于石墨烯具有良好的导电性,有利于电子的传输,最终提高材料的高倍率性能。（3）铌掺杂TiO₂（B）纳米结构:用溶剂热法和低温煅烧制备铌掺杂TiO₂（B）纳米结构.纳米片的厚度为几纳米。其作为电池材料表现良好的倍率性能,0.2 C和1 C的容量分别为315 mAh g-1和129.9 mAh g-1。其电化学性能的改善是由于纳米结构极大地提高其表面积,从而利于与电解液的接触,掺杂铌元素能够增加载流子数量从而提高材料的电子导电率。