锂离子电池具有高能量密度,对环境友好等优点,在日常生活中已得到广泛应用。负极是锂离子电池的重要组成部分之一,目前商业化的负极材料主要是石墨类材料,其理论容量只有372 mAh/g。随着时代发展,尤其在动力电池应用方面,人们对具有更高容量的负极材料的需求也将更加迫切。Co304具有高达890 mAh/g的理论容量,且来源丰富,制备简单,是一种极具前景的负极材料,引起人们广泛关注。然而,Co304导电性差,且在充放电过程中存在剧烈体积变化,造成电极材料粉碎,导致电池容量迅速衰减,严重限制了其商业应用。而石墨烯具有大比表面积以及优异的导电性等优点,因此本文将Co304与石墨烯材料复合,利用它们各自的特点改善其电化学性能。首先,利用水热法制备Co3O4/石墨烯复合材料前驱体,并通过不同的退火条件对前驱体进行处理,同时利用XRD、TGA、TEM、XPS等方法对最终产物进行表征。实验结果表明,先将前躯体先在氩气中350℃下退火3h,然后再在空气中200 ℃下退火0.5 h可成功制备出Co3O4/石墨烯复合材料,并且复合材料在退火过程中石墨烯损失最少。接着,通过水热法制备了三组不同石墨烯含量的Co3O4/石墨烯复合材料,石墨烯占复合材料的质量分数分别为20.1 wt%、33 wt%、38.8 wt%,同时对三种样品进行了结构、形貌表征以及电化学性能测试。测试结果表明,三组不同石墨烯含量的Co3O4/石墨烯复合材料均显示出远优于纯Co304材料的循环性能和倍率性能。其中石墨烯含量为33 wt%的复合材料具有最好的恒流充放电性能,在0.1 A/g电流密度下,首次放电容量高达1341 mAh/g,而且经过50次循环后,容量依旧持得很稳定,基本都保持在900mAh/g左右,最高可达988mAh/g,高于890mAh/g的四氧化三钴理论容量,而且容量变化最小,在第50次循后其放电比容量仍有951mAh/g。最后,利用水热法制备了不同掺Ni量的Co304/石墨烯复合材料,Ni含量分别为10wt%、20wt%,并通过电化学测试探究掺Ni量对复合材料电化学性能的影响。综合来看,掺10%Ni的Co3O4/石墨烯复合材料与掺20%Ni以及不掺Ni的复合材料相比,具有最好的电化学性能。其首次放电比容量高达1341mAh/g,经50次循环之后,其放电比容量人保持在972mAh/g。其性能的提高可归因于活性材料与石墨烯的协同作用,以及掺Ni后金属氧化物颗粒变小。