锂离子电池因其轻便、能量密度高、性能稳定,成为便携式储能设备和新能源汽车的热门选择。作为锂离子电池负极材料,二氧化钛(Ti O2)和钛酸锂(Li4Ti5O12)具有良好的倍率性能,四氧化三铁(Fe3O4)和硅基材料具有较高的容量,受到人们广泛关注。改进锂离子电池电极材料的合成方法进而提高锂离子电池性能具有重要意义。本论文合成了不同组分和结构的钛基负极材料、改性的Fe3O4和硅基负极材料,研究了其锂电存储性能。利用所制备的负极材料,进行锂离子全电池组装,并对全电池的组装工艺、电解液体系和添加剂、锂化时间等进行了探索性研究。主要包括以下内容:1.用尿素辅助的方法制备了碳氮共掺杂的介孔Ti O2纳米球,由于该材料具有均一的纳米尺度和多孔结构,并且碳氮掺杂可以提高TiO2的导电性和结构稳定性,使其在锂离子电池中表现出优异的锂电存储性能。2.采用水热方法制备碳点修饰的Ti O2纳米带和多孔结构的Ti O2纳米带,对比研究了二者的锂电存储性能,结果表明碳点修饰的Ti O2能够改进Ti O2本体内的电子迁移到集流体,因此,碳点修饰的Ti O2纳米带具有更优异的锂电存储性能。3.以尿素为碳源和氮源,制备了碳氮共修饰的具有层级结构的Li4Ti5O12纳米粒子。该复合物的组装单元是尺寸约为10 nm的Li4Ti5O12纳米晶,并且被碳氮均匀修饰,具有较高的导电性,将其作为锂离子电池负极材料,具有优越的电化学性能;并且,本研究系统的探讨了碳氮的引入量对Li4Ti5O12性能的影响。4.利用硝酸和盐酸辅助的水热方法,制备了具有多孔和层级结构的金红石Ti O2的微球,并以此为原料制备了Li4Ti5O12的微球,并研究了以上两个材料在锂离子电池中的容量和倍率性能,结果表明材料的晶体或空间结构能够显著改善电极材料的电化学性能,因此Ti O2和Li4Ti5O12微球都具有优异的锂电存储性能。5.以壳聚糖为碳源和氮源,硝酸铁或硝酸钴作为金属氧化物前驱体,混合直接煅烧,制备氮掺杂碳包裹金属氧化物(Fe3O4@CNy和Co Ox@CNy)核壳结构纳米粒子,具有良好的锂电存储性能。且采用尿素对Fe3O4表面进行氮化处理可明显改善其锂电性能。此外,以乙酰丙酮氧钒为前驱体,制备了V2O5包裹的锰酸锂(Li Mn2O4)正极材料,显著改善了Li Mn2O4的锂电容量和倍率性能。同时,研究了V2O5的包裹量对锂电性能的影响。6.以酚醛树脂和钛酸四丁酯为前驱体,F127为造孔剂,制备了不同容量和倍率性能的多孔碳与Ti O2的复合材料(PC-Ti O2),研究其锂电存储性能。利用Ti O2-PC与尖晶石型的镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)组装全电池,电池的倍率和容量性能良好。此外,Ti O2-PC复合物作为钠离子电池负极材料,碳的多孔结构能够提高Ti O2的电子导电率和离子迁移率,显著改善其倍率和容量性能,因此,Ti O2-PC具有优异的钠电存储性能。7.采用不同的表面活性剂,制备不同尺寸和结构的三氧化二铁(Fe2O3)纳米粒子,并以聚偏氟乙烯作为还原剂和碳源,制备了氟掺杂碳(CFx)包裹的Fe3O4的复合材料(Fe3O4@CFx)。由于CFx具有较低的界面阻力,而且CFx可以增加电极材料的电子导电性和确保高的锂离子扩散速率,能够显著提升Fe3O4的电化学性能。Fe3O4@CFx作为负极材料与正极Li Ni0.5Mn1.5O4组装,获得了高容量的全电池系统。8.利用硅氧纳米粒子(Si Ox)与碳纳米管研磨,制备了容量高达900 m A h g-1的Si Ox@CNT复合材料,Si Ox@CNT作为负极材料与尖晶石结构的正极Li Ni0.5Mn1.5O4和Li Mn2O4组装,获得了高容量的全电池体系。