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由于具有良好的电化学性能,锂离子电池在消费类电子设备、电动汽车及大规模储能等领域有着广泛的应用。近年来,随着人工智能、可穿戴设备、柔性显示及机器人等新兴产业的迅猛崛起,其更具发展前景。作为锂电池的核心之一,负极材料一直是研究的热点。锐钛矿相TiO2用作锂电池负极时具有良好的循环性能和安全性能,主要缺点是电子导电性和锂离子扩散率较低,抑制了其电化学性能。本论文主要研究了采用由不同方法制备含氧空位的二氧化钛基材料及其对锂离子电池电化学性能的影响。使用简单的水热法制备锐钛矿相TiO2纳米片,随后用不同浓度的水合肼水溶液水热还原制备含不同氧空位浓度的TiO2-x负极材料,研究氧空位含量对电池性能的影响。结果表明,相比于纯的锐钛矿相TiO2纳米片,含氧空位的TiO2-x具有更好的电化学性能,而且当水合肼的体积分数为1%制得的TiO2-x-1%材料的比容量、循环及倍率性能最佳。以氧化石墨烯为碳源,采用一步水热法合成TiO2@RGO复合材料,再通过在500°C下,氢气热还原制备含有氧空位的TiO2@RGO-H复合材料,研究还原氧化石墨烯和锐钛矿相TiO2中氧空位的协同作用对电池电化学性能的影响。结果证明,TiO2@RGO-H复合材料,在200 mA g-1的电流密度下,循环200圈时的充放电容量仍分别可达135.3 mAh g-1和135.5 mAh g-1,库伦效率高达99.85%并且容量保持率为79.3%,电化学性能较好。制备了具有棒状结构的锐钛矿相TiO2-R,随后使用浓度为1 M的硼氢化钠水溶液在室温下还原锐钛矿相TiO2-R得到含有氧空位的TiO2-x-R纳米棒,研究不同的结构形貌的锐钛矿相TiO2及氧空位的存在对锂离子电池电化学性能的影响。测试结果表明,在1 C下TiO2-x-R材料的首次充放电比容量分别为156.8 mAh g-1和197.3 mAh g-1,库伦效率79.5%,50次后充电比容量为95.4mAh g-1,容量保持率达到60.8%。