为满足现代经济社会对锂离子电池更高比容量的要求,亟需开发新型电极材料,其中钴基氧化物是一种具有高比容量的锂离子电池负极材料,其理论比容量远高于商业化石墨的容量。然而钴基氧化物在充放电过程中体积膨胀严重,电极材料容易发生粉化和团聚,减少了活性位点,甚至材料从集流体上脱落,增大了电池的阻抗。因此,合成比容量高且循环稳定性好的钴基氧化物负极材料一直是广大科研工作者的研究焦点。本论文的主要工作是合成不同形貌的钴基氧化物,并用TiO₂、SiO₂和碳对其表面进行修饰,以改善复合材料的结构稳定性和电化学性能,具体研究内容如下:首先,用溶剂热法制备出具有花环状形貌的Co₃O₄前驱体,然后使用低温水解技术在花环状Co₃O₄前驱体表面沉积TiO₂纳米层。研究表明,TiO₂纳米层有效改善了花环状Co₃O₄负极材料的循环稳定性和倍率性能。电化学性能的改善归于包覆TiO₂后材料所形成的类三明治结构,有助于缓解Co₃O₄材料在嵌锂脱锂过程中存在的体积变化,有效提高了整体的结构稳定性。同时,包覆TiO₂后形成的TiO₂-Co₃O₄异质结结构,构成了内建电场,促进了界面处电子和锂离子的传输。其次,利用低温水解法在花环状Co₃O₄前驱体表面沉积SiO₂,研究表明SiO₂修饰层有助于花环状Co₃O₄的结构稳定,缓解了电解液中氢氟酸对电极材料的腐蚀,改善复合材料的循环稳定性,同时有利于锂离子的扩散动力学过程。最后,用溶剂热法合成了具有空心长方体结构的前驱体,然后在其表面包覆PDA并通过Ar气氛退火制备了CoO@C复合材料,电化学测试结果表明,碳化后的PDA有助于提高CoO负极材料的循环性能和倍率性能,保护电极材料结构,缓解了负极材料体积膨胀,改善了材料的电化学循环稳定性。