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锂离子电池在动力及储能等方面的应用前景吸引了越来越多的关注。与目前已经商业化的石墨碳负极相比，二氧化钛（TiO2）因其高容量、价格低廉、优越的循环性能和安全性能被广泛的认为是下一代高功率电池的极具应用潜力的负极材料，但其也存在以下问题：导电性差（10-12~10-7S·cm-1）；在锂离子反复脱嵌过程中，TiO2纳米颗粒容易团聚，导致锂离子在固体活性材料中扩散速度较慢（扩散系数10-15~10-9cm2·s-1），锂离子无法实现快速地嵌入脱出，导致其倍率性能差，极大的限制了这种材料的实际应用。基于以上分析，本论文通过构筑微纳TiO2网络结构，与高导电性的氮掺杂石墨复合以及一步氢化制备自身高导电性的TiO2与还原氧化石墨复合等方法来提高TiO2的导电性，从而提高它的倍率特性。具体研究内容如下：(1)采用纳米微晶纤维素（NCC）为模版，制备了微钠多级结构TiO2/C复合材料。所制备得到的TiO2纳米颗粒有效减小锂离子扩散路径，增加电极/电解液接触面积，再以蔗糖为碳源，通过一步水热法制备纳微TiO2/C复合材料，提高材料的导电性，电化学测试表明，这种具备微纳导电网络结构的TiO2/C复合材料在倍率性能及循环稳定性都有明显的提高。(2)以乙二醇和氨水作为还原剂和氮源，通过一步水热的方法制备TiO2/N-RGO复合材料。电化学测试表明TiO12/N-RGO复合材料在10C下的初始容量为126.8mAh·g-，恒流充放电循环100圈后容量仍保持在118.4mAh·g-1，仅有6.62%的容量损失。优异的电化学行为可归因于石墨烯电子结构的改善，提高了导电基底与活性物质之间的电子传输。为了进一步提高TiO2材料的本征电导率我们通过一步氢化法制备得到了氢化TiO2/RGO复合材料。因为氢化的TiO2本征电导率的提高，以及与石墨烯之间的良好接触有效地缩短了Li+和电子的传输路径，对比TiO2/RGO，H-TiO2/RGO表现了更好的倍率性能及容量保持率，1C倍率充放电时的放电容量达225.3mAh·g-1，100次循环后，容量保持率仍能达到93.3%。（3）通过静电纺丝并结合软模版自助装法制备了介孔的Li4Ti5O12/C纳米纤维。相比于常规的Li4Ti5O12/C纳米纤维，我们制备的介孔Li4Ti5O12/C纳米纤维具有更高的倍率性能和容量保持率，在5C倍率下有127.4mAh·g-1的可逆容量，经100圈的充放循环后仍能保持有122.7mAh·g-1的比容量。这种一维纳米纤维有效地缩短了Li+的传输路径，增强了活性物质与电解液的接触面积有利于电子的快速传导。