Fe2SiO4是重要的造岩硅酸盐，也是地球表面最丰富的矿产资源之一。Fe2SiO4存在两种结构：橄榄石结构(正交晶系α-Fe2SiO4相，通常命名为正硅酸亚铁)和尖晶石结构(立方体的γ-Fe2SiO4相)。与γ-Fe2SiO4相比较，正硅酸亚铁在环境温度下比较稳定且在自然资源中容易获得。然而，据我们所知，很少有Fe2SiO4作为锂离子电池负极材料的制备与其电化学性能的相关报导。本文采用传统的高温固相法，主要从优化合成工艺条件、表面碳包覆和体相金属离子掺杂三方面改善Fe2SiO4材料的电子电导率和锂离子扩散速度来提高其电化学性能。作为理论上的研究，通过电化学测试方法并结合元素分析、XRD、SEM和TEM等表征，对Fe2SiO4/C材料的结构、形貌及电化学性能进行了研究。正硅酸亚铁以高比容量、优异的倍率性能、低成本和制备简单等优势，将可能更有潜力成为锂离子电池负极材料。主要研究内容包括：　　(1)分别以三种不同粒径的纳米SiO2(15±5 nm、30±5 nm和50±5 nm)为硅源，采用高温固相法合成了Fe2SiO4/C纳米复合材料，研究了原料SiO2粒径大小对Fe2SiO4/C材料电化学性能的影响。研究结果表明，粒径为30±5 nm的SiO2制备的样品(FS30)在结构、形貌和电化学性能方面都优于其他两种粒径所合成的样品；　　(2)采用高温固相法，以SiO2(30±5 nm)为硅源，FeC2O4·2H2O为铁源，(NH4)3C6H5O7为碳源，在其他条件一致，在600℃、700℃和800℃不同温度下，对Fe2SiO4/C材料的电化学性能进行了研究。研究表明：在700℃下制备的材料具有完整的晶体结构和良好的分散性，平均粒径为33.8 nm，且具有最好的倍率性能和循环性能；　　(3)采用高温固相法，以(NH4)3C6H5O7为络合剂和碳源，FeC2O4·2H2O和纳米SiO2(30±5 nm)为原料，在优化条件下制备了Fe2SiO4/C纳米复合材料，研究了不同碳包覆量对Fe2SiO4材料结构和电化学性能的影响。通过元素分析、XRD、SEM和TEM等表征及电化学性能测试分析，分析表明：以15％的碳包覆合成的Fe2SiO4/C复合材料(记作 FS/C(15%))具有最好的结构形貌和电化学性能，而纯相材料电化学性能较差。FS/C(15%)材料粒径分布在20~40 nm之间，在0.1C倍率下首次放电比容量为849 mAh·g-1，在高倍率3C时比容量仍为379.2 mAh·g-1，在1C倍率下经100次循环放电比容量由440.6 mAh·g-1下降到376.7 mAh·g-1，比容量保持率为85.5%，且具有较好的循环性能，整个循环过程中库伦效率保持在98.5%以上；　　(4)以纳米SiO2(30±5 nm)，15%的(NH4)3C6H5O7和FeC2O4·2H2O为原料，根据最佳条件合成Fe2SiO4/C纳米复合材料，研究了不同Fe/Si含量对材料电化学性能的影响。通过XRD和SEM表征及电化学性能测试可得出：随着Fe/Si变小，合成样品纯度降低、粒径增大，Fe/Si(2:1)合成样品的平均粒径都小于其他比例且具有最优的电化学性能。　　(5)通过高温固相法制备橄榄石结构的镁离子掺杂取代Fe位的Fe2-xMgxSiO4/C纳米复合材料，并研究了不同镁量的掺入对Fe2SiO4/C材料电化学性能的影响。电化学测试表明：随着掺杂镁量的增加，合成样品的倍率性能和循环性能逐渐减小；当x=0.1(Fe1.9Mg0.1SiO4/C)时合成样品具有最佳的电化学性能，在0.1C倍率下首次充放电比容量分别为836.3 mAh·g-1和515.2 mAh·g-1，可逆比容量效率为61.6%，在1C倍率循环100次后，容量衰减了28.9%；当x=1时(未掺杂)Fe2SiO4/C材料首次可逆比容量效率为60.6%，100次循环比容量仅衰减了14.5%。研究充分表明：掺杂镁可以提高Fe2-xMgxSiO4/C复合材料的充放电性能，但没有改善材料的循环性能，导致材料循环性能较差。