锂离子电池以其能量密度高、价格低、自放电小、无污染和无记忆效应等优点,在商业上获得了巨大的成功,并在实际中得到广泛应用。Li₄Ti₅O₁₂具有尖晶石结构,是“零应变”材料。它是一种理想的嵌入型电极材料,具有充电次数多、充电过程快、安全等特性,这使其成为研究新型锂离子电池负极材料的热点。本文综述了锂离子电池的发展过程、工作原理、特点以及锂离子电池的正负极材料;介绍了钛酸锂的结构、特性、合成方法和掺杂改性的原理;考察了传统固相法制备Li₄Ti₅O₁₂的工艺条件的影响,尤其是烧结温度和烧结时间的影响。分别采用碳掺杂、包覆对材料性能进行改性研究。结果表明以复合碳为碳源进行碳掺杂时,较佳掺杂量为10%wt;采用葡萄糖有机碳源进行碳包覆,随着掺杂量的增加产物电荷转移阻抗减小,但掺杂量超过20%wt时,产物电荷转移阻抗值不再减小。对钛酸锂材料进行了Mg²⁺、Ni³⁺、Sn²⁺离子的有效掺杂,并对它们的最佳掺杂量进行了研究。离子掺杂后材料的电荷转移阻抗显著减小,有利于克服充放电过程的动力学限制,使极化现象减小,可逆容量和循环性能提高。采用溶胶-凝胶法制备Li₄Ti₅O₁₂材料,考察了水浴温度,合成温度对制备材料的影响。并采用溶胶-凝胶法进行了Mg²⁺的有效掺杂,掺Mg²⁺的材料与未掺杂材料相比,其循环稳定性能得到提高,并且研究结果表明x=0.15为较佳的掺杂量。