近来年,随着电动汽车和新能源配套的大型储能设备的快速发展,对电化学储能的技术的发展提出了更高的要求,现有的锂离子电池技术难以满足多元化的要求。发展高比容量、高功率密度、高循环稳定性、高安全性的锂/钠离子电池的电极材料是未来发展方向。TiO2具有良好的结构稳定性,晶格间距较大可以满足锂/钠离子快速嵌入/脱嵌,而且具有原料来源广泛、价格低廉、制备过程绿色环保等特征,有可能成为商业化锂/钠离子电池的负极材料。但TiO2本征导电率低、离子扩散率低、较低的理论比容量限制其大规模的应用。为了解决上述的问题,需要对TiO2结构、形态等进行优化,同时通过掺杂、复合等技术取长补短,制备成TiO2复合材料。基于理念,本文设计和制备TiO2改性材料和TiO2复合电极材料,提升负极材料的电化学储锂/钠性能。本文的研究工作内容及取得的成果如下:（1）为获得新型高倍率性能和具有价格优势的TiO2钠离子电池负极材料,采用阳极氧化工艺制备中空TiO2纳米管阵列,之后在NH3/Ar混合气体氛围下退火,实现异质原子N掺杂。通过XPS表征,发现N元素的掺杂量为2.1 at.%,而且主要分布在间隙位点,可有效提高TiO2的本征电子电导率和Na+扩散速率。由于异质原子N掺杂和纳米管结构的高比面积,N-TiO2-NTs的反应动力学活性明显增强。电极在后续的不同扫速CV测试中,证明了良好的赝电容性能,在0.6和1 m V s-1的扫描速率下提供总容量占比高达80.3%和86%的超高电容控制行为。N-TiO2-NTs负极表现出良好且稳定的容量(在0.2 C经过300次循环后可逆容量216.1 m Ah g-1和高倍率性能(20 C时为114m Ah g-1)。此外,在超高电流密度10 C下进行5000次循环测试获得了近100%的容量保持率。（2）为了制备高能量密度的锂离子电池负极材料,采用锡钛氧化物复合的策略,充分发挥TiO2结构稳定性以及Sn O2高比容量的特征,并在在离子液体辅助下实现在复合氧化物在r GO上均匀分散和锚定,制备了Sn O2-TiO2@IL-r GO复合电极材料。解决r GO在水系溶液中易团聚的问题,对复合金属颗粒起到了良好的分散作用,制备出了直径在20 nm左右的纳米颗粒。并通过电镜和结构表征循环前后的电极表面,证明了TiO2作为隔板材料,显著抑制Sn O2在循环过程中的剧烈体积膨胀。通过动力学分析,证明了Sn O2-TiO2@IL-r GO复合电极提高材料体系的导电性并缩短Li+的传输路径,有着更好的倍率和循环性能,其中当锡钛氧化物含量比为3:1时取得了最佳的比容量和循环稳定性的平衡,在1 A g-1的电流密度下经过700次循环可逆容量达到了940 m Ah g-1,而且几乎无容量衰减。