尖晶石结构的Li4Ti5O12（LTO）材料由于其杰出的电化学性能被视为商业化锂离子电池的理想电极材料之一。然而,限制LTO材料应用的一个关键因素是常温下LTO的本征电子电导率与离子扩散率很低。据报道,外界条件的刺激可以诱导LTO中的Li由四面体8a位点向八面体16c空位迁移,形成的岩盐结构LTO和尖晶石结构LTO共存的复合结构可以显著增强LTO的本征电子电导率和离子扩散率。然而,LTO晶体结构的原子尺度转变过程和机理还尚不清楚。此外,构造异质结或同质异相结也是有效提高LTO的本征电子电导率和离子扩散率的手段之一。透射电子显微镜（TEM,简称透射电镜）因其超高的分辨率被视为研究纳米材料的重要手段,原位透射电子显微研究是透射电镜研究的一个重要方向,其最大的特点是可以在原子尺度实时观察不同外界刺激下材料的微观结构变化。因此,本文以透射电镜为研究工具,利用原位透射电镜技术研究了LTO晶体结构演变的动力学过程,提出了晶体结构转变的微观作用机理,并实现了LTO纳米线同质异相结的精确加工和可控调控,为提高LTO材料的电子导电率和离子扩散率提供了方法。主要的研究内容和结果如下:（1）本文采用水热法成功制备了LTO纳米片和LTO纳米线,并通过扫描电子显微技术（SEM）、X射线衍射技术（XRD）和透射电子显微技术（TEM）对LTO纳米片和LTO纳米线的形貌、结构进行了表征和分析。研究结果表明,合成的LTO材料大小均匀、结晶性良好,相应的晶体结构为尖晶石结构。（2）本文通过原位电子束辐照在原子尺度实时研究了LTO纳米片晶体结构演变的动力学过程,通过详细的表征、分析和论证,提出了LTO纳米片晶体结构转变的微观作用机理。研究结果表明,电子束辐照下尖晶石结构LTO中的Li由四面体8a位点迁移到八面体16c空位,形成了岩盐结构LTO;且相转变速率与电子束剂量率成线性关系,电子束剂量率越高,相转变速率越快,开始发生相转变所需的时间越短。研究结果为改善LTO纳米片的本征电子导电率和离子扩散率提供了理论指导。（3）本文利用原位电子束辐照技术研究了LTO纳米线的晶体结构转变过程,实现了不同生长方向的LTO纳米线同质异相结的精确加工和可控调控。研究结果为提高LTO材料的本征电子电导率和离子扩散率提供了方法。