未来的锂离子电池将朝着比容量高、循环倍率性好以及寿命长等方向发展,而负极材料将成为决定锂离子电池性能的重要因素。石墨烯自从问世以来,因其在许多方面具有优异的性能,于是被应用于储能领域。本文针对锂离子电池负极材料,以提高其可逆容量为目的,采用水热法制备出Fe₂O₃-石墨烯、Fe₂O₃-SnO₂-石墨烯和Li₄Ti₅O₁₂-石墨烯纳米复合材料,并利用XRD、SEM等表征技术分析了其结构和形貌,通过氮气吸附脱附对其比表面积和孔径的大小进行了研究,用恒流充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗测试研究了其电化学性能。主要内容如下:首先,在PVP的辅助下,采用水热法制备了Fe₂O₃-石墨烯纳米复合材料,并且研究了PVP对复合材料的影响。XRD分析表明,制得的产物中含有Fe₂O₃。SEM分析表明,Fe₂O₃的分布很均匀,颗粒大多为多面体。Fe₂O₃与石墨烯的分布相互交错,Fe₂O₃较好的分散于石墨烯的表面。氮气吸附脱附测试得到了该复合材料的比表面积和孔径的大小。电化学测试分析表明,该复合材料在储锂方面表现的非常突出,其嵌锂容量达1050mAh/g。加入PVP后提高了整体的容量。即使在1.5C下,容量依然达到510mAh/g。其次,为了进一步提高Fe₂O₃-石墨烯纳米复合材料的嵌锂的容量以及循环倍率性,在PVP的辅助下,水热法制备了Fe₂O₃-SnO₂-石墨烯纳米复合材料。XRD分析表明,水热法成功地将石墨烯、Fe₂O₃以及SnO₂复合。SEM分析表明,Fe₂O₃和SnO₂都呈颗粒状,石墨烯的形状卷曲且褶皱。吸附脱附测试得到该复合材料具有较大的比表面积以及孔径的分布。石墨烯、Fe₂O₃和SnO₂交错的堆积,为锂离子的储存提供了许多微孔。电化学测试分析表明,该复合材料的容量要比Fe₂O₃-石墨烯纳米复合材料的高,有着1250mAh/g的容量。加入PVP后提高了整体的容量。即使在1.5C时,依然可以达到760mAh/g。最后,采用水热法制备了Li₄Ti₅O₁₂-石墨烯纳米复合材料。XRD分析表明,产物中有Li₄Ti₅O₁₂。SEM分析表明,Li₄Ti₅O₁₂颗粒大多为类球状体,分布均匀。石墨烯的表面有大量的Li₄Ti₅O₁₂依附,双方的团聚有明显的缓解。吸附脱附测试得到了该复合材料的比表面积和孔径的大小,证实了复合材料中有大量的微孔,形成的微孔有利于锂离子的存储。电化学测试分析表明,该复合材料有着较好的嵌锂性能,其容量为220m Ah/g。在1.5C的大电流下,仍可达130m Ah/g,倍率性能表现优异。