随着电动汽车,储能系统和轨道交通的迅猛发展,传统的锂离子电池已经不能完全满足当前市场对移动电源的高要求。寻找和开发新型负极材料成为解决该问题的关键。四氧化三铁（Fe₃O₄）因具有较高的理论嵌锂容量,低成本,低毒性以及资源丰富等特点受到较大关注,有望成为新一代锂离子电池阳极替代材料之一。然而,Fe₃O₄电极在充放电过程中易产生大的体积效应,引起结构的不稳定,导致循环性能明显下降;此外,该电极材料固有的差的导电性阻隔了电子的有效传输,影响了电极材料的可逆容量,从而限制了Fe₃O₄电极的实际应用。因此,本研究拟对Fe₃O₄进行纳米化处理并与碳基材料相复合制备具有特殊结构的铁基复合物,并对该复合物作为负极材料的电化学储锂性能展开研究。本研究采用一种简单有效且可间歇操作的“一锅”共沉淀法制备了四氧化三铁@酚醛树脂（Fe₃O₄@PF）前驱体,随后经高温热处理获得四氧化三铁@碳（Fe₃O₄@C）复合物。由SEM图可知,10¹5 nm的Fe₃O₄颗粒被均匀的嵌入超薄碳层中,当作为电极材料在92.4 mA g^-1（0.1 C）的电流密度下进行充放电测试时,Fe₃O₄@C复合电极展现出了高的循环稳定性,在100次循环后仍保有980 mAh g^-1,远远高于Fe₃O₄的可逆比容量(170 mAh g^-1),分析表明,这主要归功于超薄的无定型碳减缓了四氧化三铁纳米颗粒的团聚,缩短了锂离子传输路径并维持了材料的结构稳定性,同时,又在颗粒间构建3D导电网络,加快了电子传输速率,从而提高了Fe₃O₄@C复合材料的电化学性能。为了进一步提高Fe₃O₄在高电流密度下的循环稳定性,本研究又设计了一种Fe/Fe₃O₄@r-GO新型复合结构。在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的辅助下,铁氰化钾发生热分解,生成普鲁士蓝（PB）,随后经过高温热处理制备得到Fe/Fe₃O₄@r-GO复合物。通过表征发现,中空多孔异质结构的Fe/Fe₃O₄纳米笼被还原氧化石墨烯均匀包裹,近似“花簇”结构,很大程度上缓解了Fe₃O₄在循环中因体积效应而导致的结构崩塌现象,同时,该异质多孔结构暴露出的更大比表面积,益于缩短锂离子在活性材料中的传输路径,使电极材料的电化学性能显著提高。对Fe/Fe₃O₄@r-GO复合电极进行充放电测试发现,经过160次循环后该电极的放电比容量增加到1200 mAh g^-1,并在之后稳定在1050 mAh g^-1,展现出高的循环稳定性。