当今社会小到便携式消费电子设备,大到动力汽车系统,储能装置等,对电池的要求越来越高。石墨烯,作为目前世界上已知最薄的物质,在电、光、力、热等方面均表现出优异的性能,而过渡金属氧化物拥有高理论比容量,安全性能高等优势,许多科研人员将两者结合在一起作为锂离子电池电极材料,研究其电化学性能。本文针对锂离子电池负极体系,通过改进实验方法,以制备工艺安全简便,提高负极材料可逆容量为目的,利用膨化煅烧法制备Fe₂O₃-石墨烯、CoO-石墨烯和Fe₂O₃·CoO-石墨烯纳米复合材料,并利用XRD、SEM、TEM,红外光谱等表征技术对其进行物相,形貌分析和化学成分分析,通过吸附脱附测试研究其比表面积、孔径、孔体积,通过恒流充放电测试和交流阻抗测试对其电化学性能进行研究。论文的主要内容如下:采用Hummers法制备氧化石墨。首先介绍了采用膨化煅烧法制备Fe₂O₃-石墨烯纳米复合材料。通过XRD对其进行物相分析,产物为Fe₂O₃,并研究不同还原温度和时间对复合材料的影响。通过SEM观察其形貌,Fe₂O₃颗粒周围被石墨烯包覆,无团聚现象;TEM分析表明复合材料形成大量的介孔结构,粒子尺寸约为50nm。电化学测试表明,质量比为1:3的复合材料在100mA/g电流密度下,放电比容量能达927mAh/g,在1000mA/g电流密度下,比容量达到580mAh/g。其次介绍了利用膨化煅烧法制备CoO-石墨烯纳米复合材料。通过XRD分析得出产物主要为CoO,并且有少量的Co2O3存在,在不同还原温度,时间条件下得到不同的钴氧化物;通过SEM和TEM观察其形貌,CoO颗粒均匀负载到石墨烯表面,负载量增大,包覆现象明显,存在介孔结构,但也存在少量的团聚现象,孔体积相应减小;电化学测试表明,质量比为1:3的复合材料在100mA/g电流密度下,放电比容量能达937mAh/g,在充放电过程中,容量变化明显,但均保持在800mAh/g以上。最后介绍了利用膨化煅烧法将氧化铁,氧化钴两者与石墨烯结合,得到Fe₂O₃·CoO-石墨烯纳米复合材料,提出制备负极复合材料的新方法新思路。XRD表明通过高温煅烧后Fe₂O₃与CoO结合生成Fe₂O₃·CoO,通过观察TEM图,石墨烯边缘很明显存在较大的团聚颗粒,氮气吸附测得孔体积减小对应了团聚现象,粒子尺寸增大至为300nm。电化学测试表明,Fe₂O₃·CoO-石墨烯纳米复合材料可逆容量达870mAh/g,不及前两者的可逆容量,但在1000mA/g电流密度下仍能达到560mAh/g。三种复合材料对比分析,Fe₂O₃-石墨烯纳米复合材料表现出了最好的电化学性能。