锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂具有稳定性好,安全性高以及循环寿命长等优点,在长寿命、高倍率动力型锂离子电池中具有重要的应用前景。但是,Li₄Ti₅O₁₂固有的较低的电子电导率(10^-9 S·cm^-1)和离子电导率影响其电化学性能特别是高倍率下的电化学性能,从而限制了其大规模应用。为解决Li₄Ti₅O₁₂材料在实际应用中倍率性能差的问题,本论文采用离子原位修饰和非原位修饰方法,分别制备Mg²⁺、F^-共修饰和Zr⁴⁺、F^-共修饰的Li₄Ti₅O₁₂负极材料,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征手段研究其结构和形貌的变化,采用电化学工作站和蓝电电池测试系统测试其电化学性能,具体研究结果如下:采用原位修饰方法,分别合成Mg²⁺单一修饰、F^-单一修饰和Mg²⁺、F^-共修饰的Li₄Ti₅O₁₂材料。Mg²⁺、F^-单修饰并没有改变Li₄Ti₅O₁₂材料的晶体结构,修饰后的材料颗粒尺寸小,颗粒分布均匀,具有更高的首次放电比容量和更低的交流阻抗。Mg²⁺修饰量为3mol%,F^-修饰量为2mol%时,Mg²⁺、F^-单修饰的Li₄Ti₅O₁₂材料分别表现出较为优异的电化学性能。以此修饰比例合成的Mg²⁺、F^-共修饰的Li₄Ti₅O₁₂材料表现出更为优异的倍率性能和循环稳定性。Mg²⁺、F^-共修饰材料在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率放电比容量分别为174.6 mAh·g^-1、170.2 mAh·g^-1、162.1 mAh·g^-1、140.1mAh·g^-1、121.8 mAh·g^-1和94.7 mAh·g^-1,较纯相样品分别提高15.8%、24.4%、31.3%、49.8%、59.8%和80.7%,在5C倍率循环150次后的容量为120.3 mAh·g^-1,容量保持率为98.8%,与纯相材料相比分别提高48 mAh·g^-1和15.6%。采用非原位修饰方法,制备了Zr⁴⁺、F^-共修饰的Li₄Ti₅O₁₂材料。Zr⁴⁺、F^-共修饰的Li₄Ti₅O₁₂材料具有完整的尖晶石结构,在共修饰材料表面并未形成稳定的包覆层,F^-与Li₄Ti₅O₁₂材料主体反应生成LiF和锐钛矿TiO₂,Zr⁴⁺则形成无定形的ZrO₂颗粒物。Zr⁴⁺、F^-共修饰材料的充放电平台长、交流阻抗小,其倍率性能和循环性能得到明显提升。1wt%Zr⁴⁺、F^-共修饰材料在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率放电比容量分别为171.1 mAh·g^-1、154.1 mAh·g^-1、141.0 mAh·g^-1、104.6 mAh·g^-1、86.7 mAh·g^-1和66.7 mAh·g^-1,较纯相样品分别提高6.9%、10.3%、15.9%、30.8%、40.3%和61.5%,在5C倍率循环150次后的容量为80.7 mAh·g^-1,容量保持率达到91.5%,与纯相材料相比分别提高27.8 mAh·g^-1和3.3%。