锂离子电池具有高电压,高容量,大功率,放电平稳等优点,因而已经得到广泛应用,包括移动电话电池、电动汽车等。而纳米金属氮化物等是近年来锂离子电池负极材料研究的热点之一,由于其具有低电位、非常平的反应平台、高度可逆的反应特性和大的容量被广泛期望应用于锂离子电池负极材料。目前世界上已经有大量的金属氮化物的锂电性能研究的报道。本实验室也曾在先前的研究中报道过M₃N（M=Fe,Co,Ni）的锂电反应机制。但是这些已报道的氮化物中金属的价态大多集中在低价（主要为+1价）。当氮化物与Li发生转换反应,且金属M和锂离子不发生合金反应时,其反应方程式可表述为:(M^x+)_3/x N+3Li←→x/3 M+Li₃N易知,其质量比容量（单位mAh/g）与(M^x+)_3/xN的质量（3/x*金属分子量+N的分子量）成反比。当金属价态增大时,会带来质量比容量的上升。基于这种考虑,我们设计并利用磁控溅射手段制备了高价（+3价）氮化物负极材料(包括CrN,VN和系列三元氮化物Cr_xFe_1-xN等),并进行了相关测试作者最先用Cr靶在氮气气氛下进行反应磁控溅射从而沉积于不锈钢基片上,将取得的薄膜分别进行了XRD、TEM等表征确定了其主要成分为晶态CrN。经电化学测试知,它具有很高的可逆容量,达1200 mAh/g（每分子式CrN对应3.0Li）并有很好的循环性能。这个容量大于Cr₂O₃等大部分氧化物。CV曲线显示其经历多步反应机制。其后使用XRD,TEM & SAED对电极的充放电产物进行了研究,并揭示了它的高度可逆晶化反应历程。然而,CrN仍然承受着高极化带来的负面因素,因而对其实际应用起到很大的限制作用。而低电子、离子导电率往往是极化的主要因素。先前曾有报道VN具有非常低的电子阻抗,所以可以期望VN有较低的极化。VN中V和CrN中Cr同样具有+3价态,所以同样提供了很高的理论容量（1236 mAh g-1）。故而,对VN作为锂离子电池电极材料的研究是必要而值得期待的。同样,作者使用V靶在氮气气氛下进行反应磁控溅射从而沉积于不锈钢基片上,将取得的薄膜分别进行了XRD、TEM等表征确定了其主要成分为晶态VN。经电化学测试知,与CrN相似它具有很高的可逆容量,达1156 mAh/g并有很好的循环性能。CV曲线同样显示其经历多步反应机制。电极的充放电产物经XRD,TEM & SAED等方法进行了研究。VN的电极反应可逆程度与CrN相比不够高,因而其循环性能略差于CrN。然而与预期一样,VN比CrN的极化降低较大。因而,VN的实际应用价值相对较高。最后作者通过直流磁控溅射Cr-Fe混合靶材料制备了系列三元金属氮化物Cr_1-xFe_xN（0＜=x＜=1）并对它们的锂电行为进行了研究。首先对不同Cr:Fe比例的薄膜材料的结构进行了XRD、HRTEM表征并用SEM&EDS方法对薄膜的组成进行了表征。在电化学研究中发现这系列化合物均具有较高的容量和可逆性能。尤其当0＜x＜1时,这些化合物相对纯CrN具有更小的极化而相对纯FeN具有更好的循环性能,因而是一种值得期待的锂电负极材料。以上研究对探索新型锂离子电池负极材料的设计、薄膜电池负极材料物理化学性能及其改性方法都有一定的参考价值和指导意义。