本文简述了锂离子电池的工作机理,正极材料和负极材料的发展近况,概述了锂离子电池负极材料的反应原理机制,而且提出了3d过渡金属氧化物锂离子电池负极材料改进相关问题的方案。并对其电化学性能进行了研究。本文主要针对三方面进行了研究,如下所述:(1)采用水热合成法制备了两种α-晶型的Mn O2微纳米材料,在酸性条件下制备的Mn O2微纳米材料形貌为海胆状,中性条件下制备的Mn O2微纳米材料形貌为毛线球状,并进行了表征和电化学性能测试。(2)采用化学还原法制备得到三种拥有空心和实心结构的八面体状Cu O微纳米材料,并进行了表征和电化学性能测试。(3)采用原位氧化聚合法在水溶液中制备了核壳结构的PPy/Mn O2材料,从聚合反应的反应温度、氧化剂浓度、表面活性剂种类和聚合反应时间等方面对制备聚吡咯的最优反应条件进行了探索。在最优反应条件下制备得到了核壳结构的PPy/Mn O2材料,并对制备的核壳结构的PPy/Mn O2材料进行了表征和电化学性能测试。探索了形貌、晶型以及聚吡咯的包覆量和电化学性能之间的关系。研究表明,拥有同种晶型的毛线球状和海胆状的Mn O2微米材料作为锂离子电池负极材料在0.2 C放电倍率下,具有1396 m Ah/g和1407 m Ah/g的首次放电比容量。5次循环后,具有400 m Ah/g以上的比容量,均大于石墨材料的比容量。交流阻抗测试表明海胆状Mn O2微米材料的扩散阻抗较低。作为锂离子电池负极材料,海胆状Mn O2微米材料的电化学性能优于毛线球状Mn O2微米材料。而且通过测试结果可知,同种晶型不同形貌的样品具有不同的电化学性能差异,即样品的形貌对样品的电化学性能有一定的影响。氧化还原法制备得到粒径和结构不同的三种八面体Cu O微纳米材料,在对三种样品第2-50次充放电循环测试中,发现样品具有放电比容量高、循环稳定性好等优点。400nm空心八面体Cu O晶体材料在三种样品中具有最高的可逆容量和最小阻抗。此研究也可证明材料的电化学性能与材料的形貌有一定关联。通过对导电聚吡咯的最优制备条件进行摸索,证实掺杂剂的种类、氧化剂的浓度、聚合反应的时间、聚合反应的温度等对所制备的聚吡咯材料的导电性能有较大的影响。研究表明制备聚吡咯导电聚合物的最优条件是:使用苯磺酸钠为掺杂剂、Fe Cl3为氧化剂、吡咯单体与表面活性剂的物质的量比为3:1、吡咯单体与Fe Cl3的物质的量比为1:3,在冰水浴的实验条件(约为3~5℃)下,聚合反应时间为12小时。用聚吡咯对Mn O2材料进行包覆处理后,毛线球状Mn O2在吡咯包覆用量为75μL时性能最佳(底物用量为0.2g),海胆状Mn O2在吡咯包覆用量为30μL时性能最佳(底物用量为0.2g)。在锂离子电池的300次充放电循环性能测试中,两种最佳包覆用量的PPy/Mn O2材料的电池循环性能较裸材料的性能有较大幅度提升。这证明,通过对材料进行包覆处理后,能切实提高材料的充放电循环稳定性。在未包覆前,裸材料的2-50次恒电流充放电循环测试中,海胆状Mn O2较毛线球状Mn O2的电化学性能要好,但经过聚吡咯包覆处理后,最佳包覆用量的毛线球状材PPy/Mn O2料性能要较海胆状的性能更加优异。