锂离子电池已经被广泛应用于各种电器设备，而已商业化的锂离子电池负极材料以碳材料为主，但是碳材料有首次不可逆容量大、安全性差等缺点。尖晶石型的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为锂离子电池新型负极材料，由于其在充放电过程中晶格参数变化仅为0.5%左右，结构几乎保持不变，因此被称为“零应变”材料。与碳材料相比，钛酸锂的优势在于其优异的循环性能以及极为平稳的放电电压平台。本文主要采用高温固相合成方法，合成了纯相尖晶石型的钛酸锂以及改性的钛酸锂材料，对纯相钛酸锂以及各种改性材料的各项电化学性能系统地进行了研究。考察了煅烧温度和时间、球磨工艺参数以及不同锂源对钛酸锂材料性能的影响，并在此基础上通过掺杂和复合两种方式来改善Li₄Ti₅O₁₂的各项电化学性能，考察了上述两种工艺对Li₄Ti₅O₁₂负极材料的性能影响，并对它们的最佳工艺条件进行了分析与探讨。并对纯相钛酸锂及其改性材料进行了表征和分析，其中，材料的晶体结构和形貌分别采用XRD和SEM进行表征和观察，材料的粒度分布以激光粒度分析仪进行了研究。此外，材料的主要电化学性能以充放电性能曲线和循环次数的方式进行分析与测试。得到主要成果如下：1.对合成的纯相钛酸锂进行了充放电实验测试。结果表明，煅烧的温度以及时间对钛酸锂的电化学性能影响显著，其中，在750℃的温度下预烧6h，再在850℃下煅烧18h的产品具有最佳的电化学性能。过高或过低的煅烧温度都会造成最终产品中的纯度降低，而影响其电化学性能。在煅烧温度和时间一定的条件下，球磨时间和分散剂的种类对于产品的性能同样具有较大的影响，其中，以去离子水为分散剂球磨12h后所得的产品具有最优的性能。2.在合成钛酸锂时，以AgNO3为Ag源，加入到原料（Li2CO3和TiO2）当中，以掺杂的方式对纯钛酸锂进行改性。掺杂后的材料，提高了首次放电比容量，掺杂量为0.5wt%的材料电化学性能最佳，其0.5C倍率电流下，首次放电比容量为153.6mAh/g。掺杂方法简单易行，仅在合成时加入了掺杂剂，其他实验条件不变。3.以最佳工艺合成的纯钛酸锂与AgNO3为原料，在450℃的温度下煅烧4h，得到Li₄Ti₅O₁₂与Ag单质复合材料，可表示为Li₄Ti₅O₁₂/Ag，Ag单质的加入，大大提高了钛酸锂材料的导电能力，大倍率电流充放电性能得到显著提高。原料中AgNO3含量为8wt%的Li₄Ti₅O₁₂/Ag样品具有最佳的性能，其0.5C倍率电流下首次放电比容量可达191.6mAh/g，10C倍率电流下首次放电比容量达142.5mAh/g。4.采用了高比容量的SnO₂为改性材料，将其与纯Li₄Ti₅O₁₂复合，以高温煅烧的方法合成出高比容量的Li₄Ti₅O₁₂/SnO₂复合负极材料，并具有较好的循环稳定性。实验结果表明，当原料中SnO₂含量为15wt%时，所得到的Li₄Ti₅O₁₂/SnO₂复合负极材料具有最佳的电化学性能，其在0.5C倍率电流下首次放电比容量达442mAh/g，在此电流下经过10次充放电循环，其放电比容量仍保持在220mAh/g以上，表明改性取得了良好的效果。