锂离子电池是一种重要的储能器件,具有能量密度高和循环寿命长的优点,已经被广泛应用在便携式电子产品中。随着电动汽车和智能电网的飞速发展,对于具有更好性能的锂离子电池的需求正变得越来越迫切。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,直接影响着整个电池的性能。作为锂离子电池负极材料中的一个分支,铁氧化合物因其具有高的理论容量、价格低廉、资源丰富和绿色环保等优点,已经成为近年来的研究热点。然而铁氧化合物负极材料在嵌锂过程中会发生大的体积膨胀,造成电极材料的粉碎,导致循环性能很差。针对铁氧化物所存在的以上问题,我们设计了具有中空核壳结构的铁氧化物/碳纳米复合材料,来调控充放电过程中铁氧化物的体积膨胀,从而改善其循环性能。我们利用模板法分别制备了,核壳管状的Fe304/碳、核壳链状的Fe3O4/碳、双空心链状的Fe2SiO4/碳以及核壳方块状Fe304/碳四种复合纳米材料。与相应的纯相材料相比,四种纳米复合材料均表现出更高的容量和更好的循环稳定性。具体内容如下:(1)利用Fe203纳米管、正硅酸乙酯(TEOS)、间苯二酚、甲醛为前驱物,通过水热法制备了 Fe2O3@SiO2@酚醛树脂复合材料,进一步进行碳化热处理,并接着去除SiO2,得到Fe304@void@C纳米管状的复合材料。通过控制水热过程中TEOS的用量,从而可以调控Si02包覆层的厚度,并最终实现对空腔尺寸的控制。此外,研究了复合材料中空腔的大小对锂离子电池性能的影响。结果表明,当TEOS量为1.4 mL时,所获得Fe3O4@void@C-1.4复合材料具有更好的电化学性能。(2)利用Fe304介孔微球、TEOS、间苯二酚、甲醛为前驱物,通过水热法制备了Fe3O4@SiO2@酚醛树脂复合材料,接着进行碳化热处理,并去除Si02,得到最终产物。研究了热处理温度对产物晶型与结构的影响。在600℃热处理,得到了核壳Fe3O4@C链状结构的复合材料。在700℃、800℃、900℃下热处理,得到了具有不同空腔大小的双空心Fe2SiO4@C链状结构的复合材料,并且随着热处理温度的升高,内部空腔逐渐增大,外部空腔逐渐减小。进一步研究了以上复合材料作为锂离子电池负极材料的性能。结果表明,相关样品均表现出了很好的循环稳定性。(3)利用Fe203立方块、盐酸多巴胺为前驱物,制备Fe2O3@聚多巴胺,进一步碳化处理得到Fe304@N-Doped C立方块状复合材料,最后利用酸洗刻蚀Fe3O4得到具有不同空腔大小的核壳Fe304@N-Doped C-x复合材料。研究了酸洗浸泡时间对空腔大小的影响,进一步研究了以上复合材料作为锂离子电池负极材料的性能。结果表明,在所有样品中,在30℃条件下,利用2mol/L盐酸洗刻蚀5小时所得样品,具有更好的电化学性能。