过渡金属氧化物（Fe₂O₃,NiO和Co₃O₄等）因自身具有较高的理论比容量的特点,被认为是应用在锂离子电池并能够代替石墨的一种理想的负极材料之一。但是,过渡金属氧化物在锂离子电池的应用中存在着较差的导电性以及在嵌锂和脱锂过程中较大的体积膨胀的缺点,这些缺点导致了较差的电化学性能,从而限制了其在锂离子电池中的广泛应用。当前,将金属氧化物负载到高导电碳材料表面构筑复合材料提高电化学性能成为重要解决方案之一。其中,多孔石墨烯（graphene）由于具有优异的导电性,较大的比表面积以及能够加快锂离子扩散的通道,被认为是提高金属氧化物基复合材料最有潜力的碳材料。本研究,通过简单的热处理工艺、柯肯达尔效应以及原位蚀刻策略设计合成了多种过渡金属氧化物/多孔graphene复合材料,将其作为锂离子电池的负极,并对其电化学性能进行了研究。具体研究内容如下:1.将纳米活性材料负载于多孔还原氧化graphene上是一种合成高性能锂离子电池电极材料的有效策略。我们利用一种简单的热处理工艺以及原位刻蚀策略合成了一种γ-Fe₂O₃负载于多孔graphene（γ-Fe₂O₃@H-graphene）复合材料。当进一步将其作为锂离子电池的负极材料时表现出良好的电化学性能。同时,就该材料储锂性能的增强机理本文做出了解释。这项工作为未来多孔graphene框架上原位生长金属氧化物的复合物的设计和合成提供了一条新的思路。2.利用柯肯达尔效应和原位蚀刻策略,我们设计了一种由多孔graphene限域的中空氧化镍（NiO）纳米晶体（H-NiO/H-graphene）复合材料。基于H-Ni O/H-graphene活性材料NiO中空结构以及多孔graphene的优势,在作为锂离子电池负极材料时呈现出优异的电化学性能(在0.2 A g^-1的电流密度下循环200圈后仍然能够保持732 mA h g^-1的放电比容量)。3.锂离子电池的倍率性能与锂离子传质扩散息息相关。因此,提高锂离子电池倍率性能的关键是开发一种新型电极材料以缩短锂离子传质距离并实现锂离子快速扩散。本研究通过简单的柯肯达尔效应和原位蚀刻策略成功合成了一种新颖的中空结构Co₃O₄纳米晶体原位锚定在多孔graphene（H-Co₃O₄@IEH-graphene）复合材料。电化学数据表明,由于该复合材料可提供有效的扩散通道,大大缩短了锂离子的传质距离,从而获得了极佳的倍率性能(在电流密度为5 A g^-1时保持751 mA h g^-1的放电比容量,电流密度为10 A g^-1时保持631 mA h g^-1的放电比容量)。另外,在电流密度为0.2 A g^-1,经过250次循环后,其放电比容量仍高达1015 mA h g^-1,从而体现出超高的循环稳定性能。