随着人们对高比能锂离子电池的需求持续增长,开发高容量、长寿命的新型电极材料成为科研工作者的研究热点。过渡金属硫化物具有原料丰富、成本低、理论比容量高等特点,是一种极具潜力的新型电极材料,但是也存在一些不足,比如:电化学反应过程中的体积效应、硫离子的溶解问题、电子导电性差等。本论文以VS₄为研究对象,通过对其进行FeS_x包覆和Fe@C纳米材料复合,研究其作为锂离子电池正极和负极材料的电化学性能及其作用机理。首先,研究了FeS_x-VS₄/RGO复合正极材料在醚类电解液中的储锂性能与储锂机理。VS₄的放电电压大约在2.0 V,但作为锂离子电池正极材料其电化学稳定性较差,主要原因在于多硫离子溶解在醚类电解液中。因此,本文采用溶液法制备了FeS_x包覆VS₄/RGO复合材料作为锂离子电池正极材料。实验结果表明,FeS_x-VS₄/RGO复合正极材料在醚类电解液中的循环性能和倍率性能均得到明显改善。在100 mA g^-1电流密度下,循环100圈后仍具有456 mAh g^-1的比容量,在1.0 A g^-1的倍率下,比容量可达372 mAh g^-1。进一步分析表明,FeS_x包覆层能够化学吸附多硫离子,抑制多硫离子在醚类电解液中的溶解和穿梭,进而降低其自放电效应。而且,FeS_x包覆层能够促进锂离子的迁移,提高电化学反应的动力学过程,进而改善VS₄/RGO正极材料在醚类电解液中的储锂性能。其次,研究了纳米Fe@C材料对VS₄负极在碳酸酯类电解液中储锂性能的影响。采用水热法合成了VS₄/RGO复合物,该材料作为锂离子电池负极材料在酯类电解液中表现出较差的循环稳定性,在500 mA g^-1的电流密度下循环150圈后,可逆比容量从796 mAh g^-1衰减到452 mAh g^-1。而将纳米Fe@C材料与VS₄/RGO复合后,所得到Fe@C-VS₄/RGO复合材料其电化学稳定性有明显提高,在500 mA g^-1电流下循环150圈后,可逆比容量为746 mAh g^-1;在4 C电流下,可逆比容量有564 mAh g^-1。其电化学性能提升的主要原因为:一方面,纳米Fe能够与硫形成较强的键合作用,能够抑制多硫离子与酯类电解液的不可逆反应;另一方面,纳米Fe作为催化剂能够促进Li₂S的分解,进而使得VS₄/RGO复合材料的电化学稳定性得到改善。通过实验得出,具有锂/硫氧化还原反应机制的VS₄材料经过硫化物和金属纳米颗粒改性后,其作为锂离子电池正负极的储锂性能均得到显著改善,这对硫正极和其他金属硫化物储锂电极材料的研究提供了新的思路。