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随着现代科技的飞速发展、人类与环境和谐发展的需要以及石化能源的日益枯竭,人们对自然能源的利用及和新能源的开发都提出了更高的要求。锂离子电池由于具有高能量密度、高输出电压、循环寿命长、“无记忆效应”、自放电小、便携环保等诸多优点而在储能电源和动力电源领域备受人们的关注。本文详细总结了目前锂离子电池及其负极材料的研究现状,从所述的材料可以看出,提高电池的整体性能和降低成本是锂离子电池研究的主要方向。随着储能电源及动力电源的发展,对锂离子电池负极材料也提出了越来越严格的要求,Li4Ti5O12由于具有“零应变”的特性而颇受研究者们的青睐。它具有稳定的放电电压及优良的循环性能,能够避免电解液的分解及界面膜的生成,安全性能高,引起许多科研工作者的兴趣,但该材料导电性能差限制了其放电容量。本文旨在改善其导电性,进而得到高容量、高循环稳定的负极材料。同时,对以钛酸锂为负极材料的不同正极体系下的锂离子电池进行研究,寻找与之相应的较优的正极材料体系。本文中以纳米原料P25为钛源,采用高能球磨法与热处理相结合的方法制备Li4Ti5O12,将Li4Ti5O12与碳纳米管(CNTs)制备成复合电极,采用SEM、XRD等材料表征手段,以及交流阻抗法、循环伏安法、恒流充放电等测试手段,对材料及所制备的电极进行分析,结果表明,在以纳米钛源为原料,最佳的处理工艺为热处理温度800℃,时间为8h的处理时间下,所合成的材料电化学性能最优,具有良好的循环性能和倍率性能。在原料中引入有机碳化合物进行掺杂,通过产物与掺杂物不同的比例(1：1、2：1)进行掺杂,结果表明,在原料中掺杂不会在所得到的样品中引入杂质,且适量地掺杂能得到性能优异的Li4Ti5O12样品。通过在真空氛围中对制备Li4Ti5O12的原料进行不同比例(CNTs与所得产物质量之比为1：94、3：92、5：90、7：88)CNTs掺杂而达到产物掺杂的目的,通过对产物性能进行分析,结果表明,掺杂比例为7：88的Li4Ti5O12具有较好的首次充放电性能及循环性能,首次放电容量为182.1 mAh.g-1。通过在氮气氛围中对原料进行不同比例(CNTs与所得产物质量之比为1：94、3：92、5：90、7；88)碳纳米管掺杂和有机碳源掺杂,结果表明,以3：92的比例进行碳纳米管掺杂时,掺杂效果最好,首次放电容量约为200.0mAh.g-1,在不同放电倍率下进行循环充放电测试,放电容量无衰减,体现了良好的循环性能。以有机碳源进行原料掺杂,掺杂比例越大,得到的材料颗粒越小,且材料具有良好首次充放电性能及循环性能。通过固相法制备了三元层状结构的正极材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2),实验结果表明,在二步锻烧工艺下,预烧温度为550℃时,二步处理温度为900℃时,得到的产物电化学性能最优,在0.2C充放电倍率下循环50次,容量保持率为90%。对Li4Ti5O12负极材料与不同的正极材料装配成的锂离子电池进行研究,通过交流阻抗法、循环伏安法、恒流充放电测试其电化学性能。实验结果表明,Li4Ti5O12负极材料的锂离子电池具有优异的循环性能。