锂离子电池在日常生活中具有广泛的应用，其中负极材料中的尖晶石型钛酸锂是一种极具有发展前景的材料。虽然钛酸锂在低倍率下具有优异的可循环性，但在大倍率放电条件下其容量衰减较为迅速，成为制约其商业化的一个瓶颈，因此探讨如何提高其大倍率放电下的比容量和稳定性，对于促进钛酸锂商业化具有十分重要理论价值和实际意义。
　　为了提高与优化钛酸锂(Li4Ti5O12)材料的放电比容量，探讨采用溶胶法，以超声作为预处理，以碳纳米管(CNT)为改性材料进行钛酸锂的制备，以钛酸四丁酯(C16H36O4.Ti)作为钛源、碳酸锂(Li2CO3)为锂源合成钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过研究添加不同质量比的CNT以及不同的超声时间等影响因素，确定合成Li4Ti5O12的最优条件。研究结果表明:对CNT的醇溶液进行2h的超声处理后且掺杂的CNT为理论Li4Ti5O12质量比的4‰时，再采用高温煅烧的合成方法来处理前驱体，此时合成的Li4Ti5O12具有最优的电化学性能。
　　探讨改善Li4Ti5O12在大倍率放电下的稳定性能。采用固相法，通过高温煅烧合成钛酸锂/碳纳米管(Li4Ti5O12/CNT)复合材料。此外，还探讨了金属离子掺杂对材料的影响，采用两段煅烧并以70nm的二氧化钛(TiO2)作为钛源、以Li2CO3作为锂源、以碱式碳酸镁(MgCO3)4·Mg(OH)2·6H2O)作为掺杂镁源，研究了合成Li4Ti5O12的最优镁锂掺杂比例。研究结果表明:当CNT添加量在4‰时，固相法两段煅烧所合成的Li4Ti5O12/CNT的改性材料具有最优的电化学性能;使用掺杂的Mg2+能提高材料在使用过程中的导电性进而提高其放电比容量，随着Mg2+掺杂量的增加，钛酸锂的比容量出现先增大后减小的趋势，当镁锂摩尔比为0.03时具有最优的电化学性能。
　　通过X射线衍射(XRD)表征发现合成材料中并无杂质相;通过扫描电镜(SEM)观察表明:合成颗粒粒径分布均匀，溶胶法所合成的颗粒粒径在8μm-10μm之间，而固相法所合成的颗粒粒径在6μm-8μm之间;结合充放电测试和循环伏安(CV)以及电化学阻抗测试(EIS)的电化学测试分析发现，在溶胶实验中最优材料放电比容量达到了164.7mAh/g，在固相实验中最优材料放电比容量达到了190.1mAh/g，在5C放电条件下经过200次循环容量仅衰减2.4％。
　　溶胶法改性处理能提高Li4Ti5O12材料的放电比容量，而固相法中采用金属离子掺杂更能提高Li4Ti5O12材料在大倍率放电下的放电比容量和多次循环的稳定性，且更易于工业化生产。