锂离子电池因轻质量、安全性高、能量密度高、使用寿命长等优异特点得到了很多关注,促进了负极材料的大量研究。其中不同晶型二氧化钛（Ti O2）由于其优异的理化性能和在锂离子电池中的潜在应用得到了瞩目。目前Ti O2是一种研究比较多,也是比较被看好的、有发展前景的负极材料,然而由于自身的缺点:较慢速率的Li+扩散和低的电导率,阻碍了Ti O2一步步发展,因此需要对此进行一定的改进。现在大多数人开始对Ti O2研究,例如在尺寸上制备成纳米尺寸,形貌结构的变化和掺杂等一系列的改变。本实验中采用了纳米结晶和造孔相结合的方法,来弥补上述的两种缺点,制备了多孔二氧化钛纳米纤维,后续又在这个原有基础上掺杂了一定量高导电剂石墨烯来制备复合材料。1、多孔二氧化钛纳米纤维电极材料的制备与研究这项研究旨在通过以莰烯为造孔剂用静电纺丝的方法合成多孔的锐钛矿型Ti O2纳米纤维来实现两种策略的结合。多孔锐钛矿型Ti O2纳米纤维作为LIBs的负极材料,通过添加适当含量的莰烯从而表现出优异的电化学性能。结果表明,具有12wt.%的莰烯的锐钛矿型Ti O2纳米纤维的比表面积是72 m~2·g-1比没有莰烯的Ti O 2纳米纤维的比表面积(61 m~2·g-1)要高。而且具有12 wt.%的莰烯的锐钛矿型Ti O 2纳米纤维电极,有着最初的放充电比容量为518.71/294.99 m Ah·g-1,比无莰烯负载的Ti O2放充电比容量的(305.56/114.68 m Ah·g-1)高。此外,具有12 wt.%的莰烯的锐钛矿型Ti O2纳米纤维电极由于在100圈循环后获得21.7%的较高保留率而表现出出色的循环性能。同时,具有12 wt.%的莰烯的锐钛矿型Ti O2纳米纤维电极当倍率从0.5 C增加到10 C并恢复到0.5 C时,它在放电的情况下容量可以回到145.71 m Ah·g-1,说明材料的可逆性能很好。电化学性能的明显改善就是应归因于低的电荷转移电阻（Rct）和因为高比表面积而获得的Li+的高传输速率。2、石墨烯包覆多孔二氧化钛纳米纤维电极材料的制备与研究在上述的实验中进行了纳米多孔结构提高了锂离子扩散速率。在进一步的实验中,不仅结合了纳米多孔结构同时又掺杂了不同含量的高导电剂石墨烯,用二步煅烧的机械混合方法合成了石墨烯包裹的多孔锐钛矿型Ti O2纳米纤维复合材料,通过XPS,SEM,TEM表征可以了解到石墨烯的存在,BET可以说明多孔的形成,多孔的Ti O2纳米纤维和石墨烯比表面积大两者相辅相成,互相弥补缺点,发挥优点使其朝着好的方面发展。在电化学功能表征分析下,石墨烯质量百分数的比例达到3 wt.%的Ti O2/G电极,有一个较好的动力学和电化学性能:阻抗较小,扩散速率快,充放电比容量较高,循环之后保留较可观的比容量。在倍率为0.5 C时,初始充放电比容量可以达到496.34/285.28 m Ah·g-1,高于其他石墨烯含量电极的最开始的充放电容量。100圈之后,3 wt.%的Ti O2/G电极的放电比容量为233.22 m Ah·g-1,比容量维持率依然可达到46.73%。出色的电化学性能是因为由于石墨烯的添加和多孔结构的共同存在,因而改善了电导率和锂离子扩散速率。