【摘 要】
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锂离子电池（Lithium ion batteries,LIBs）因具有较高的能量密度、低自放电、灵活和可设计等优点被广泛应用于便携电子产品和储能设备。随着煤炭、石油能源的不断消耗和新能源汽车的快速发展,推动了对低成本、长寿命及高容量锂离子电池的进一步研究。电极是锂离子电池的重要组成部分,电池性能的提高取决于电极材料的不断改进和优化。当前商业化的负极材料大多是容量较低的石墨,很难满足市场的需求。因
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锂离子电池（Lithium ion batteries,LIBs）因具有较高的能量密度、低自放电、灵活和可设计等优点被广泛应用于便携电子产品和储能设备。随着煤炭、石油能源的不断消耗和新能源汽车的快速发展,推动了对低成本、长寿命及高容量锂离子电池的进一步研究。电极是锂离子电池的重要组成部分,电池性能的提高取决于电极材料的不断改进和优化。当前商业化的负极材料大多是容量较低的石墨,很难满足市场的需求。因此,不同种类的锂离子电池负极材料被研究和报道,其中配位聚合物即金属有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）因具有超高的比表面积和可控的孔道结构等优点,为寻找锂离子电池的高性能电极材料提供了巨大的可能性。本文通过简单的合成方法制备了具有不同结构和形貌的多金属配位聚合物及其衍生物,研究了这些材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。具体内容如下:（1）通过水热合成法,以苯四酸作为有机配体,镍、铁和锰作为金属中心合成了三种配位聚合物Ni-pma、Ni Fe-pma和Ni Fe Mn-pma。采用单晶X射线衍射测得三金属Ni Fe Mn-pma的晶体结构属于单斜对称和P21/n空间群,扫描电子显微镜（SEM）观察其具有棒状形貌,同时粉末X射线衍射（PXRD）和红外光谱测试（FTIR）进一步验证了配位聚合物的合成及三种样品具有相同的空间结构。当它们被用作锂离子电池负极材料时,与单金属Ni-pma和双金属Ni Fe-pma相比,三金属Ni Fe Mn-pma展现出最佳的电化学性能,100 mA g-1的电流密度下循环100圈后放电比容量为624 m Ah g-1。（2）通过简单的水热法,以苯四酸作为有机配体,锰、铁和镍作为金属中心合成出另一种空间结构的多金属配位聚合物Mn Fe Ni-pma-2,同时得到与其具有相同结构的Mn Fe-pma-2、Mn-pma-2、Fe-pma-2,它们的晶体结构均属于单斜对称和I2/m空间群。三金属Mn Fe Ni-pma-2具有片层形貌和高比表面积将有利于电极与电解液的接触,改善界面的电化学反应。将这四种配位聚合物用作锂离子电池负极材料时,并在100 m A g-1的条件下进行测试,Mn Fe Ni-pma-2的电化学性能最佳,100次的充放电后容量保持在720.2 mAh g-1。（3）在空气条件下将MnFeNi-pma-2分别以700、800和900°C的高温煅烧3 h后得到Fe Mn2O4/Ni O-700、Fe Mn2O4/Ni O-800和Fe Mn2O4/Ni O-900。不同的煅烧温度对其形貌有着巨大的影响,当温度达到900°C时材料表面形成了更大的孔洞便于锂离子在活性材料中的扩散,同时Fe Mn2O4/Ni O-900具有更高的比表面积有利于电解液的浸润和缩短锂离子的迁移路经。将三种样品用作锂离子电池负极材料时,Fe Mn2O4/Ni O-900的电化学性能最佳,在100和1000 m A g-1的条件下放电容量分别为708.2和365 mAh g-1。
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