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当今社会对于高功率、高安全性能锂离子电池的需求与日俱增,这促使科研人员致力于改善已有的电池体系和研发新的电极材料。目前商业上锂离子电池普遍使用的负极材料主要是碳类材料,碳类材料并不能很好地满足锂离子电池长寿命、高安全性能的需要。尖晶石型Li4Ti5O12被认为非常有潜力作为锂离子电池的负极材料。Li4Ti5O12材料在充放电过程中体积变化几乎可以忽略不计,这导致其具有非常好的结构稳定性,因而循环性能优异。另外,它具有非常平坦的充放电平台,且平台电压位于1.55V左右(vs.Li/Li+),可以防止大多数有机电解液的分解以及枝状锂的析出,因而可以避免碳类材料的安全性问题。但是,由于L14T15O12的本体导电性能较低,导致其倍率性能不佳,因此Li4Ti5O12材料在锂离子电池中大规模应用必须先克服这个难题。本文采用引入碳的方法来改善Li4Ti5O12的倍率性能,碳的加入可以减小颗粒的粒径和增加材料的导电性能。通过实验得出的结论如下：1,首次采用硬脂酸作为碳源以一步固相法合成LLi4Ti5O12考察加入不同含量的硬脂酸对材料性能的影响。通过在焙烧过程中形成包覆碳,明显抑制了Li4Ti5O12颗粒粒径的生长,同时也提高了材料的导电性能。结果表明,在不同碳含量的样品中,含有2.75%碳的LTO-S0.5展现出了最佳电化学性能。在0.5C和1.0C下其比容量可以达到169.3mAh g-1和167.7mAh g-1,在20C的高倍率下,经过300个循环后其容量保持率仍能够达到96.8%。2,通过两步焙烧法合成Li4Ti5O12/C。第一步焙烧过程中,先采用硬脂酸作为碳源在500℃下合成碳包覆TiO2,第二步焙烧中再加入不同的碳源提高材料的导电性能。结果表明,以Super-P作为二次碳源得到的LTO-P材料电化学性能较优,在10C和15C的电流倍率下其比容量能达到149.2mAh g-‘和132mAhg-1。在30C的高倍率下,经过1800个循环后其比容量仍能够达到101.5mAh g-1,容量保持率为81.2%,展现出优异的高倍率性能。3,采用本文中合成得到的性能较优的Li4Ti5O12/C样品与LiFePO4材料组成全电池体系。考察不同的正负极配比对Li4Ti5O12/LiFePO4全电池体系电化学性能的影响。在30mA/g的电流密度下,电池的比容量为74.5mAh g-1(以两电极中活性物质之和计算得到),在200mA/g的电流密度下,500个循环后材料的容量保持率为72%。