锂离子电池作为二次电池,因其具有能量密度大、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电低及环境友好等优点,自20世纪以来被广泛应用于智能手机、笔记本电脑和其他便携式电子设备当中。目前,在电动汽车领域,锂离子电池同样作为主要的动力能源。单质Si、Si O2以及过渡金属二卤族化合物MoS2因其高的理论比容量得到研究人员的广泛关注,但其存在共同的缺点:在锂化/脱锂过程中体积膨胀问题严重,这种体积变化使得它们在充放电过程中会发生粉化进而从集流体上剥落,导致循环稳定性等电化学性能的恶化,这一缺点严重限制了它们的商业化应用。过渡金属氧化物TiO2由于在锂离子嵌入和脱嵌过程中引起的体积变化极低（仅为3%左右）、放电平台高（约1.7 V）等优点使其成为潜在的锂离子电池负极材料。本文采用微弧氧化技术在钛箔表面制备多孔状TiO2,通过调控电解液参数和引入磁控溅射技术分别合成TiO2/Si O2/Si以及TiO2/MoS2复合膜,获得了高的比容量、良好的循环稳定性和倍率性能的负极材料。本文主要研究内容如下:（1）采用微弧氧化技术在钛箔表面制备TiO2膜,再通过磁控溅射技术在TiO2膜上沉积Si O2/Si,制备出一种富含硅元素的微弧氧化复合膜。将该复合膜作为锂离子电池负极,锂片为对电极,组装电池。采用电池测试系统测量电池容量、循环稳定性等性能,通过电化学工作站获得循环伏安曲线、电化学阻抗谱等特性。复合膜的组成为TiO2/Si O2/Si,呈现多孔状形貌。TiO2、Si O2和Si都参与了与锂离子的氧化还原反应,在100μA cm-2的电流密度下,经100圈循环后,复合膜负极的比容量保持在530 m Ah g-1左右,且在1000μA cm-2的大电流密度充放电后,复合膜负极的比容量能够恢复到初始值的95%,表现出较高的比容量、良好的循环稳定性和倍率性能,复合膜负极的性能明显优于纯TiO2负极。在钛箔表面,微弧氧化技术可以高效地制备多孔状、无粘结剂的TiO2负极材料,与磁控溅射技术相结合,可进一步制备出高容量的复合膜负极,具有良好的应用前景。（2）采用微弧氧化和磁控溅射技术相结合的方法在钛箔表面制备了球状MoS2复合的多孔TiO2薄膜。将该复合膜作为无粘结剂锂离子电池负极,锂箔为对电极,测量电池的比容量、循环稳定性、循环伏安图和电化学阻抗谱等性能。该TiO2/MoS2复合膜负极结合了TiO2结构稳定性高和MoS2理论比容量高的优点,当电流密度为100μA cm-2时,复合膜负极的比容量达到400 m Ah g-1以上,远高于纯TiO2负极。在1000μA cm-2的大电流密度下循环后,容量恢复到初始容量的91%,表现出良好的倍率性能。由微弧氧化技术制备的多孔TiO2可以为Li+的扩散提供大量的内部通道,孔隙率高达33.5%～41.6%,Li+扩散系数高达3.12×10-14～6.67×10-14 cm~2 s-1,复合膜的结构特点为电化学性能的提高提供了有利条件。