锂离子电池因其容量大、工作电压高、循环使用寿命长以及安全性能高等优异特性被广泛应用于各类中小型移动电子产品和大型储能设备上。被称为“零应变”材料的Li₄Ti₅O₁₂,因其优良的循环性能、平稳的放电电压、较高的电极电位以及制备的原料来源相对丰富而被广泛运用于锂离子电池负极材料中。本论文中,通过液相法制备了中空微球结构的钛酸锂,同时探究了Na⁺掺杂和石墨烯复合对钛酸锂结构以及电化学性能的影响,得到结果如下:1.通过水热法成功制备出了具有中空微球结构的钛酸锂负极材料,并且当Li:Ti=4.4:5（摩尔比）,前驱体在700℃下煅烧8h时,可获得不含杂质、结晶度很高、颗粒整体较小且分布均匀的中空微球形钛酸锂,在0.2C倍率下测得其首次放电比容量达169.153 mAh/g,接近理论比容量175 mAh/g,且首次库伦效率高达93%,循环性能十分稳定。2.通过溶剂热法成功制备了具有中空微球结构的钛酸锂,相对于水热法合成的钛酸锂,其拥有更为均匀的颗粒分布,更少的颗粒团聚和堆积现象;通过离子引入制备得到的Li_3.9Na_0.1Ti₅O_12,,依然保持钛酸锂的晶体结构不变,并且在循环和倍率测试上有着十分优异的表现:在0.2C倍率下放电,测得首次放电比容量高达182.145 mAh/g,超过了尖晶石型钛酸锂的理论比容量175 mAh/g;在1C倍率下循环放电30次后,放电比容量依然高达163.413 mAh/g,容量保持率为93.6%。3.通过溶剂热法成功制备了Li_3.9Na_0.1Ti₅O₁₂/graphene复合材料,石墨烯的引入并没有改变Li_3.9Na_0.1Ti₅O₁₂的晶体结构,并且当引入5wt.%石墨烯时,复合材料拥有最佳的电化学性能:1C倍率下,复合材料首次放电比容量为193 mAh/g,循环30次以后,放电比容量仍有187 mAh/g,容量保持率高达96.9%。