随着能源问题的日益严峻和现代科技的进步,对作为能源储备器件的锂离子电池的要求也越来越高。传统商业化石墨负极由于容量偏低,倍率性能差,已经难以满足快速发展的新能源汽车和便携式电子器件等领域的要求。二氧化锡和锰氧化物具有高的理论比容量,丰富的资源,并且绿色环保,已经被广泛研究,并被看作是替代石墨成为下一代锂离子电池负极材料的最佳选择。但是这两种氧化物都有着严重的体积效应,随着充放电的进行,材料会出现明显的团聚和粉化,甚至和集流体分离,造成电池容量快速的衰落。在锂离子发展的同时,其弊端也显露出来,主要包括锂资源的分布不均,电池价格昂贵。而钠元素资源丰富,分布广泛,并且和锂离子电池具有类似的充放电机理,不过在容量上明显差于锂离子电池。对于钠离子电池而言,合适的负极材料也是其性能的关键因素之一。本文选择Sn和Mn盐为原料,石墨烯和碳纳米管为碳源,在冷冻干燥技术的协助下合成不同复合物,实现有效抑制材料体积效应,得到较好的电化学性能,同时研究了材料在锂/钠离子电池这块性能差异,并且进行了全电池的测试。(1)将水热合成的具有大粒径MnOx的Mn氧化物/石墨烯材料,采用冷冻干燥方法,获得结构均一化的复合材料。在锂离子电池中,该材料在1Ag-1电流密度下循环300圈以后,放电比容量仍保持729.1 mAhg-1,相应的库伦效率高达99.3%。在钠离子电池中,在1A g-1电流密度下循环500次以后,放电比容量保持稳定在70 mAh g-1。锂/钠电池的性能明显高于常规干燥得到的Mn氧化物/石墨烯材料。(2)采用搅拌加热方法合成MnO/graphene材料,MnO以纳米级的尺寸分散在石墨烯上。该材料表现出杰出的高容量性能和倍率性能,在5Ag-1电流密度下循环120圈以后,仍保持504.3 mAh g-1的放电比容量。在15 A g-1电流密度下,电池循环99圈以后仍有着191.9 mAh g-1的放电比容量。(3)合成的具有三维多孔交联结构的SnO2/rGO气凝胶,具有更佳的循环稳定性和倍率性能。材料在IAg-1电流密度下循环124圈以后,放电比容量保持稳定并且高达800 mAhg-1,库伦效率接近100%(锂离子电池)。在电流密度为0.5 Ag-1时,循环260圈以后,材料放电比容量保持189.9 mAh g-1,并且库仑效率接近100%(钠离子电池)。并且在0.1 Ag-1电流密度下循环330圈后,材料组装的软包电池仍保持531 mAh g-1的放电比容量,库伦效率达98.2%。(4)实验是采用简单加热搅拌法合成SnO2/graphene/CNTs材料,利用CNTs提高材料的整体性。最后,该材料在锂/钠离子电池和软包全电池上都表现出良好的电化学性能。