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尖晶石型铁氧体MFe2O4(M=Co,Zn,Ni等)由于高比容量、资源丰富等优点被视为一种潜在的高性能的锂离子电池负极材料。然而,铁氧体负极材料实际应用中却受到其Li+储存过程中体积变化大和电导率低等问题的限制。对此,本文以常见的钴铁氧体(CoFe2O4,CFO)和锌铁氧体(ZnFe2O4,ZFO)为研究对象,分别采用水热法、浸渍法和溶剂热法制备了PVP衍生碳包覆CFO(CFO@PC)、碳纤维负载花状CFO(CFO/CCF)和碳包覆ZFO纳米球/还原氧化石墨烯(C/ZFO NSs/rGO)等系列复合材料。通过SEM、TEM、拉曼光谱等表征和电化学性能测试,探究了复合材料结构、形貌和电性能之间的关系。主要内容如下:(1)采用水热法合成CFO纳米颗粒,然后采用PVP为碳源对CFO纳米颗粒进行碳包覆改性,获得CFO@PC复合材料。检测结果表明,CFO颗粒尺寸大约25-50 nm,且均匀分散在碳材料中。这种结构能够缓解充放电过程中CFO的体积变化,促进电荷转移,以及具有一定的表面电容。因此CFO@PC复合材料作为锂离子电池负极材料时,在0.92 A g-1下循环380次之后可逆放电/充电比容量为775.6/768.6 mAh g-1,并在电流密度4.58 A g-1下,可逆放电/充电比容量达到418.7/421.3 mAh g-1,相较未改性的CFO(Bare-CFO)表现出了出色的循环稳定性和倍率性能。(2)采用简单的浸渍法在脱脂棉碳化所得碳纤维(CCF)表面负载CFO,获得CFO/CCF复合材料。结构、形貌检测结果表明,CFO/CCF复合材料中花簇状CFO分散在CCF表面。其中碳纤维能够提供有效的电子传输通道,花状CFO可以增加电解液的接触面积和反应活性位点。这种独特的复合结构还有利于缓解锂离子脱出/嵌入引起的体积应力以及缩短锂离子扩散路径。此外,CFO/CCF复合材料作为锂离子电池负极材料时也表现出一定的表面/近表面电容。因此,CFO/CCF复合材料在0.3 Ag-1下循环100次后仍具有1008.2/990.1 mAh g-1的放电/充电比容量,表现出了优异的电化学性能。(3)采用溶剂热法在还原氧化石墨烯(rGO)表面负载尺寸约250 nm的ZFO纳米球(ZFO NSs),然后以离子液体[HMIm]N(CN)2为碳源在ZFO纳米球表面包覆一层碳膜,得到了具备三明治结构的C/ZFO NSs/rGO复合材料。在这种结构中,ZFO纳米球生长在rGO表面,受到rGO和离子液体衍生碳的双重保护。因此,电化学测试结果发现,C/ZFO NSs/rGO复合材料作为锂离子电池负极材料时具有优异的电化学性能:0.3A g-1的电流密度下循环后60次具有963.5/952 mAh g-1的放电/充电比容量;8 A g-1电流密度下循环2000后仍保持183.3 mAh g-1的可逆比容量。对循环后的C/ZFO NSs/rGO进行了SEM检测,结果表明,ZFO NSs在rGO和表面碳膜的双重保护下颗粒没有明显破损,保持了完整的结构。此外,循环伏安分析结果表明C/ZFO NSs/rGO复合材料作为LIBs负极材料时存在显著的电容行为。