随着新能源汽车行业快速发展,市场于锂离子电池的要求也越来越高,越来越多的公司投入到对锂离子电池及相关电极材料的研究和开发中来。目前大多数的商业化锂离子电池仍然采用成本低廉,循环稳定的石墨作为负极材料。但石墨相对较低的理论比容量(372 mA h g-1)以及在低温和较高倍率充电下的安全性等问题,使其无法适应新一代锂离子电池的发展需要。因此,研究具有更高的能量密度且安全性更好的新型锂离子电池负极材料成为了当前动力电池相关研究中的重点方向。其中,具有尖晶石结构的AMn2O4型(A=Zn、Cu、Ni、Mg...)二元锰基负极材料,由于其具有理论比容量高(700-900 mAh·g-l)、价格低廉、热稳定性优异以及环保无毒性等优点,迅速成为了相关研究的一个热点。但材料仍然有电导率较低,循环稳定性差以及库伦效率低等问题需要解决。本文通过表面包覆以及等价取代的方法,对材料进行了改性研究,主要工作内容如下:1.通过溶胶凝胶法合成具有尖晶石结构的MgMn2O4和一系列AZO包覆的MgMn2O4材料,并利用XRD、SEM、BET、CV以及恒流充放电测试等方法地研究了 AZO包覆对于MgMn2O4材料结构、形貌和电化学性能的影响。实验结果证明,AZO包覆能够引起Mn的平均价态发生一定程度的改变,同时能够显著地减少SEI电阻,从而有效地改善材料的动力学特性;同时,AZO包覆能够有效地遏制材料长循环导致的粉化问题,保持电极导电网络的连续性,进而提高了材料的长期循环稳定性。其中,5wt%AZO包覆的MgMn2O4的综合电化学性能最好。综上所述,对于MgMn2O4这类具有尖晶石结构的材料,通过在其表面包覆高导电膜AZO,能够有效地改善材料的电化学性能。2.通过溶胶凝胶法合成具有AMn2O4型材料的ZnMn2O4,MgMn2O4和一系列Mg2+部分取代Zn2+的复合材料。实验结果证明,Mg2+部分取代Zn2+后,生成了物相均匀的固溶体材料。显著改变了材料的电位平台、可逆比容量等电化学特性,证实了通过引入新的A位离子能够有效缓冲材料体积变化带来的应力,维持材料结构的整体性,从而大幅改善材料的循环性能。证实了通过改变AMn2O4中A位金属阳离子的组成与比例,能够有效改变材料的电化学性能。