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锂离子电池是一种靠锂离子在正负极间穿梭来工作的二次电池,是新兴的洁净能源。随着化石能源的减少和其开发使用带来的环境问题日益严重,开发新的无污染的洁净能源迫在眉睫。锂离子电池因其环境友好,无记忆效应,较高的能量密度和可循环充放电而受到越来越多的研究者的关注。且目前已有较普遍的应用,然而还无法满足高能量应用的需求,如汽车动力电源。其原因之一是现在常用的商业负极材料炭材料的理论容量较低。因此研究开发较高容量的负极材料对于推广锂离子电池的应用至关重要。本研究主要在于研究过渡金属氧化物和硫化物用作锂离子电池负极材料的电化学性能研究。其主要内容如下：1.混相氧化铁纳米颗粒用作锂离子电池负极材料由α-Fe2O3 及 γ-Fe2O3混相而组成的氧化铁复合纳米材料(m-Fe203)是以铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])为前驱体,用水热及退火两步反应成功的制备而成的。实验制备的m-Fe2O3的晶体结构,比表面积及表面形貌分别由X射线衍射(XRD),氮吸附分析和扫描电子显微镜(SEM)测试表征。m-Fe2O3的电化学性能则用恒电流循环和循环伏安法(CV)测试。透射电子显微镜(TEM)、高分辨TEM(HRTEM),选定区电子衍射(SAED)和拉曼则用来表征m-Fe2O3材料循环后的结构和组成。与a-Fe203相比较,m-Fe2O3具有更加优良的循环稳定性,在100 mA/g的恒流条件下循环50圈之后的容量为982 mAh/g,这主要是因为在电池循环过程混相中α-Fe2O3向γ-Fe203的转化。这种m-Fe2O3 较 α-Fe2O3性能优越的现象将提供一个新的视角,即混合相对提高锂离子电池的电化学性能的影响。2.硫化钴碳纳米管纳米复合物用作锂离子电池负极材料硫化钴碳纳米管纳米复合物(CoS-CNTs)由简单高效的溶剂热法制得。X射线衍射仪(XRD)将用来表征材料的晶体结构,扫描电子显微镜(SEM)被用来观察所制备材料的表面形貌,同时透射电子显微镜(TEM)将用来观察材料的粒径和材料间的具体组织结构。材料的电化学性能将在蓝电测试仪上进行,其中恒电流充放电在电压范围为0.005～3 V和电流密度为100 mA/g的条件下测得,实验数据表明材料在循环50圈后,还能保持780 mAh/g的比容量,表现出很好的稳定性和循环寿命。同时材料在100mA/g、200 mA/g、500mA/g、1000 mA/g和100mA/g测试各10圈后表现出良好的倍率性。材料具备良好的电化学性能的原因主要是由于较小的粒径和与碳纳米管的协同作用。硫化钴碳纳米管纳米复合物(CoS-CNTs)的制备和优良的性能为以后提高硫化钴材料性能有很大的帮助。3.溶胶凝胶法制备四氧化三钴纳米颗粒用作锂离子电池负极材料以组氨酸和氯化钴为原料,用溶胶凝胶法制备了四氧化三钴纳米颗粒。其晶体结构将用X射线衍射仪(XRD)进行表征,其表面形貌可通过扫描电子显微镜(SEM)观察到,电化学性能将在蓝点测试仪上完成,测试的电流密度为300 mA/g。同时与由水热法制得的四氧化三钴进行了对比,实验结果表明用溶胶凝胶法成功制得了四氧化三钴的尺寸为30 nm左右。并与水热法制得的四氧化三钴有着相似的电化学性能,都衰减较快,但整体而言,溶胶凝胶法所制备的相对要稳定些,这主要是由于粒子团聚所造成的。该实验对以后溶胶凝胶法制备四氧化三钴的研究提供了一定的实验基础。