锂离子电池现已广泛应用于新能源汽车领域,开发新一代高容量、低成本、安全性能好的锂离子电池电极材料是当前研究的重点。过渡族金属氧化物中,钛基氧化物储量大、成本低、制备简单,其在锂离子电池电极材料的研究中表现出了安全、循环稳定性好的优势,在高功率锂离子电池中具有广阔的应用前景。水热法是一种操作简单、重复性好、成本低廉易于引进大规模生产的有效方法。本课题的研究内容与结论包括:TiO2纳米微球的水热法制备表征及反应条件的影响规律。实验结果表明,碱性环境中氢氧根的浓度与TiO2的粒径大小呈负相关,提出了球状TiO2形成的原因为溶解-形核-断裂-生长。电化学测试的结果表明,TiO2纳米球体在1C倍率下首次放电容量为140.7 mAh/g。银耳状钛酸钠纳米花的制备与研究。水热法制备钛酸钠纳米花,结果表明,氢氧化钠抑制了钛酸四丁酯的进一步水解,生成了钛酸钠,片状钛酸钠以管壁为核附着生长,最终形成独特的银耳状结构,在1C倍率下容量为252.5 mAh/g,100次循环后剩余容量为247.6 mAh/g。TiO2/碳微球复合材料的制备及表征。利用表面活性剂十二胺辅助水热法制备TiO2/碳微球复合材料,实验结果表明,十二胺的加入抑制了TiO2的团聚效应,反应中,TiO2沿碳微球表面生长,TiO2包裹在碳微球表面,表面活性剂的加入降低了TiO2与碳微球表面的附着力。充放电测试的结果表明,在1C倍率下容量为628.1mAh/g,100次循环后剩余容量为311.3 mAh/g。铁氧体/二氧化钛/碳复合材料的水热制备,实现了对复合材料成分的精确控制,复合材料在1C倍率下容量为923.3 mAh/g,100次循环后剩余容量为800.5 mAh/g,基本保持了各组分的性能优点,金属氧化物提升了复合材料的容量,碳材料的加入为复合材料的结构进行支撑,形成了分布均匀的铁氧体/二氧化钛阵列。实验结果的分析表明,使用嵌锂机理不同的金属氧化物材料可以显著改善材料的循环稳定性,抑制材料在充放电过程中发生的体积变化,碳材料的加入改善了材料的导电性能,其独特的三维结构也可以在水热过程中为金属氧化物的形成结晶过程提供模板等,优化材料结构,材料的各项性能得到了极大提升。本课题对各组分材料的结构与性能、复合材料的制备进行了研究,为锂离子电池负极材料的优化与商业化应用提供指导。