随着社会的发展,人类对于能源需求量增多,石油、煤炭、天然气等不可再生能源逐渐减少,环境问题日益严重,使能源和环境成为备受关注的两大社会问题。随着经济的发展和人类生活水平的提高,发展低碳经济和清洁可再生能源成为各国非常重视的课题之一,这也对储能装置的各项指标提出了新的要求。近年来,由于便携式电子设备如移动电话、数码相机和笔记本电脑等电子与信息产业的迅速发展,以及混合电动汽车或纯电动汽车的逐渐普及,人们对于锂离子电池能量密度,循环性能和可靠性等参数的要求越来越高。成功开发下一代锂离子电池的关键无疑在于电极材料方面的突破。目前,电极材料的研究工作主要集中于两个方面：一方面致力于设计出具有更加巧妙合理结构的电极材料来缓解在充放电过程中的体积膨胀以确保锂离子电池具有较好的循环稳定性：另一方面实现多种成分的复合以实现锂离子电池容量的最大化。在各种电极材料中,金属氧化物-氮掺杂碳基纳米复合材料,由于其特殊的纳米微观结构和形貌,有着较大的比表面积从而有效的缓解了体积膨胀,可望更加有效地提高材料的可逆容量。此外,氮掺杂碳基纳米复合材料还可以很好地提高复合材料的导电性,更有益于电子的快速转移,同时,多组分的复合弥补了单一成分的电极材料容量不理想的缺点。本论文在综合国内外金属氧化物／碳纳米复合材料的制备和性能研究的基础上,通过溶剂热法,冷冻干燥法等成功地制备出了几种纳米结构的新型金属氧化物／氮掺杂碳基锂离子电池负极材料,采用多种测试手段对合成的电极材料进行结构与物化性能表征,研究其在锂离子电池中的应用。具体的研究结果如下：1.提出一种新的策略,在通入氨气的条件下进行高压水热反应,通过控制压力结合随后产物的热退火处理,制备出不同含氮量的ZnO/氮掺杂还原氧化石墨烯(N-GN)复合物,由于N-GN能有效地阻止ZnO纳米粒子(NPs)的聚集,从而保持了结构的完整性,此外可有效提高电极材料的导电性,将其分别作为锂离子电池负极材料研究其电化学性能时,其测试结果表明含氮量8.7%的ZnO/N-GN-3复合物循环稳定性能最好,在0.2A g-1电流密度下循环100次以后,放电比容量仍达1100 mAhg-1,进一步研究还表明其具有良好的倍率性能。2.应用一种简单的方法,直接通过冷冻干燥和随后的热退火处理,成功制备了Co3O4/N-doped GN复合物,由于这种复合物提供了较好的导电网络,将其作为锂离子电池负极材料,在0.2Ag-1电流密度下循环100次以后,放电比容量仍达950mAhg-1,展现了较大的比容量、较好的循环性能和较高的库伦效率,此外,亦展现出了优异的倍率性能。3.将FeCl3·6H2O作为铁源,结合辅助试剂,通过水热及热退火处理等步骤制备出Fe3O4@氮掺杂碳(C/N)复合物。将Fe3O4@ C/N复合物在盐酸溶液中进行不同程度的刻蚀,最终得到双壳层Fe3O4@ C/N复合物。研究结果表明这种双壳层Fe3O4@ C/N复合物由于有着良好的缓冲作用,作为锂离子电池负极材料其电化学性能优于Fe304或Fe3O4@ C/N复合物,在0.2Ag-1电流密度下循环100次以后,放电比容量仍达1772 mA h g-1,展现了较大的比容量和较好的循环性能,并具有高的倍率性能。