锂离子电池是一种借助于锂离子来回的嵌入/脱出来实现能量的转换与存储装置,具有能量密度大、循环寿命稳定等特点,已广泛应用于众多能源存储领域。随着便捷式电子设备和电动汽车的快速迭代,研发具有更高能量密度、功率密度以及续航寿命的新一代锂离子电池已成为必然趋势。在传统的锂离子电池中,负极材料通常为商业的石墨碳,而其较低的理论容量,俨然不足以满足新一代储能设备对储锂性能的高要求。近年来,基于转换反应的铁基氧化物具有资源广泛、制备简单、污染较小、理论比容量较高等优点,成为新型负极材料的研究热点。但因其固有导电性差以及充放电过程中粒子团聚、体积膨胀问题,容量衰退现象,遏制了铁基氧化物负极材料的商业化应用。基于此,本文通过合理的结构设计,合成了多种具有独特形貌结构的铁基氧化物负极材料,探究其锂离子电池储锂性能、分析充放电过程中的电化学动力学机制,为过渡金属氧化物基负极材料的合成以及高性能储能应用提借鉴思路。本论文的主要研究工作和创新点如下:（1）通过两步水热法成功制备了 CoFe2O4/rGO/C复合材料。系统研究了石墨烯改性,非晶碳的包覆对材料的形貌结构和储锂性能的影响。研究结果表明:还原氧化石墨烯作为结构框架,非晶碳作为外层碳包覆层,CoFe2O4纳米颗粒被很好地固定在这个三维导电框架中。石墨烯与非晶碳的复合具有很好的改性效果,这种复合材料可以表现出快速和可逆的锂化反应。借助于表面诱导赝电容过程,CoFe204/rGO/C复合电极表现出较高的比容量和稳定的长循环寿命。当电流密度为0.1 A g-1,该电极具有高达945 mA h g-1可逆比容量。在4 A g-1大倍率2000次的循环测试中,比容量稳定在421 mAh g-1,库仑效率接100%。此外,在1 A g-1的电流密度下,可逆容量在前100次循环中呈现出快速增长的态势,最终在500次循环后呈现1430 mAh g-1的超高容量。（2）利用水热自组装与冷冻干燥处理,巧妙制备出新型α-Fe2O3@3DrGO水凝胶复合材料。系统的探究了材料的生长机理与形貌结构,并进一步测试其电化学性能,分析其储锂机制。研究结果表明:还原氧化石墨烯片自组装形成了三维互连的多孔框架,超细α-Fe2O3颗粒均匀地锚固在石墨烯介孔的内表面或外表面上。该结构提供了丰富反应位点和大量应力缓冲空间,α-Fe2O3@3DrGO电极表现出主导的赝电容存储机制（占总容量的93.9%）,实现了快速的电化学反应。当电流密度为0.1、1和5 A g-1,该电极分别呈现出1082.3、921.6和812.4 mAhg-1的高比容量。纵然在2000圈的大倍率循环测试中（5 Ag-1）,该电极依旧能维持396.6 mAh g-1的容量,呈现出出色的循环稳定性。（3）通过将静电纺丝技术与多步梯度热退火处理结合,成功制备出中空FexOy纳米粒锚定的多孔氮掺杂碳纳米棒复合材料（FexOy@PN-CNR）。系统的探究其储锂性能和电化学动力学机理。研究结果表明:超细空心FexOy纳米颗粒（NPs）均匀锚定在多孔的氮掺杂碳纳米棒上。这种独特的结构可以有效防止氧化铁纳米粒的聚集和粉化,保持电极结构的完整性。此外,FexOy@PN-CNR复合材料还提供了互连的电子导电网络以及丰富可行的锂离子传输通道。此外,良好的机械强度很好的缓解了结构应力的变化,同时也有效地抑制了电化学反应中活性材料的粉化或聚集。得益于这些特点,当在1 A g-1的电流密度下,FexOy@PN-CNR电极具有超高可逆比容量（1198.6 mAh g-1,100次循环）。纵然在大倍率循环测试中（5 Ag-1）,200次循环后可逆比容量保持在800 mAh g-1,该电极同样具有稳定的循环寿命。