由于具有能量密度高、循环寿命长和对环境无污染等优点,锂离子电池逐渐被认为是最具有发展前景的能量存储转换技术之一。石墨因其有着良好的稳定性被广泛应用于锂离子电池负极中,但是理论比容量(372 mAh·g^-1)较低,已无法满足一些高能量密度领域的需求。因此,研发一种具有高比容量、环境友好且低成本的锂离子电池负极材料变得十分重要。其中,过渡金属氧化物因其高可逆容量和来源丰富等优势引起了研究人员的广泛关注。然而,过渡金属氧化物存在着导电性差、循环稳定性差和首次不可逆容量损失高等缺陷。因此,我们需要通过形貌调控、引入碳材料和构筑复合材料等方法来改善上述缺陷。金属有机骨架化合物（MOFs）具有高的比表面积和多孔径分布等特点,被认为是碳材料和金属氧化物及其复合材料的理想模板。基于此,本文引入MOFs为模板,以其热处理后得到的碳骨架和金属氧化物,构筑了三种过渡金属基复合材料,然后对其结构和电化学性能进行了探究。1.设计并制备了一种新型的Co₃V₂O₈@HCB复合材料,作为锂离子电池的混合阳极材料。利用液相法制备得到ZIF-67,随后通过热处理和酸洗得到多孔碳盒（HCB）,将HCB与制备得到的一维棒状Co₃V₂O₈通过简便的水热法进行自组装得到Co₃V₂O₈@HCB复合材料。与常规的在金属氧化物颗粒外部涂覆碳的方法不同,具有高Li⁺容纳能力的1D双金属氧化物Co₃V₂O₈纳米棒嵌入ZIF-67衍生的3D多孔碳盒中,该碳盒具有较大的有效表面积和大量的多孔性。通过组合和修改,精心设计的结构不仅可以促进锂离子的迁移,而且可以缓冲充放电过程中的体积变化,从而确保了混合阳极优异的倍率性能和出色的循环稳定性。经过改性,一方面提高了Co₃V₂O₈负极材料的整体导电性和保持电极的稳定性;另一方面,Co₃V₂O₈与具有多孔结构和高的比表面积的HCB复合提高了电极的可逆容量并改善了电化学性能。将复合材料作为锂离子电池负极时,在1 A·g^-1的电流密度下经过500次充放电循环后,仍复合材料的放电比容量约为900 mAh·g^-1,显示出极好的可逆容量保持率。此外,它在5 Ah·g^-1的高倍率电流下提供648 mAh·g^-1的可逆比容量,显示出优异的倍率性能。2.设计并制备了一种三元Cu₂O/Co₃O₄/C复合材料,作为锂离子电池的混合阳极材料。利用液相法制备得到Cu₂O,随后引入ZIF-67/ZIF-8双MOFs对Cu₂O进行包覆,然后进行多步烧结处理,经过成分和形貌表征,确定成功的制备出目标产物Cu₂O/Co₃O₄/C复合材料。该复合材料以立方体Cu₂O作为基体,与Co₃O₄协同作用。另外,碳材料提升了整体材料的导电能力,并且三元组合可以缓冲充放电过程中的体积变化,并且确保了混合阳极出色的电化学性能。作为经过电化学测试,Cu₂O/Co₃O₄/C复合材料在电流密度为500 mA·g^-1条件下循环100圈后,基本稳定且保持950 mAh·g^-1的高可逆放电容量,并且无明显衰减,表现出了优异的循环稳定性;在经过大电流充放电再恢复至100 mA·g^-1后,仍有1071 mAh·g^-1的高放电容量,表现出了良好的倍率性能。3.设计并制备了（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄复合过渡金属氧化物,作为锂离子电池的阳极材料。第一种方法是以碳球为模版与KMnO₄反应得到C@MnO_x中间体,然后引入ZIF-67对中间体进行包覆,经过在空气气氛中烧结处理即可得到A-（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄样品。第二种方法是将Co、Mn原料混合在溶剂中进行简单的水热法得到前驱体,随后在空气气氛中烧结处理即可得到B-（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄样品。不同的制备方法可以得到相同成分、不同形貌结构的材料,通过XRD与SEM对得到的样品进行成分和形貌的表征,再测试两个材料的电化学性能来整体评估对比这两者样品的差异。经过电化学测试,两个样品在电流密度为500 mA·g^-1条件下进行50个循环后,A-（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄有着830mAh·g^-1的高可逆放电容量,B-（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄仅有420 mAh·g^-1的放电容量。这些差异可能归因于两者样品形貌的不同,纳米小球的形貌结构使得A-（Co,Mn）（Co,Mn）₂O₄可以更大程度的缓解充放电过程中的体积变化,结晶性也更优异,使得锂离子的迁移更加顺畅,保证了优异的电化学性能。通过制备方法的改进,可以使相同成分的材料具备完全不同的结构,同时也具备着不同的电化学性能。