目前,Bi₂O₃作为一种新型的锂离子电池负极材料,其具有理论容量高(690m Ah g^-1)、环境友好、价格低廉和资源丰富等优点。这些优势使其成为潜在的下一代锂离子电池的负极材料之一。但Bi₂O₃较低的电子电导率、充放电过程中体积膨胀大等问题严重地抑制了其储锂性能的发挥。本论文针对Bi₂O₃存在的上述问题,设计并制备了不同微观结构的纳米Bi₂O₃/C复合材料,借助纳米结构的动力学优势及界面调控等手段改进、提升其储锂性能。通过采用XRD、SEM、TEM、Raman、氮气吸脱附、恒流充放电和EIS等分析表征手段,研究了材料的形成机制、微结构特点和电化学储锂行为。采用水热碳化的方法制备了Bi₂O₃@C复合材料。经表征,Bi₂O₃呈现球形的形貌特征（100⁵00 nm）,表面包覆的碳层厚度为4 nm左右。碳包覆层增强了电极材料的电子导电性,抑制了充放电过程中Bi₂O₃的体积膨胀。此外,碳层避免了Bi₂O₃和电解质的直接接触,有利于形成较为稳定的SEI膜。相较于Bi₂O₃,Bi₂O₃@C具有更优异的电化学储锂性能。在300 m A g^-1的电流密度下充放电,Bi₂O₃@C初始放电容量为887 mAh g^-1,首次不可逆容量损失40%,循环100圈后容量保持在357 mAh g^-1,容量保持率为67%。在6000 mA g^-1的电流密度下,其仍获得了196m Ah g^-1的储锂容量。通过水热法制备了Bi₂O₃@N掺杂石墨烯复合材料。复合材料中,N掺杂石墨烯包裹在Bi₂O₃纳米颗粒表面。与碳包覆相比,N掺杂石墨烯进一步提高了电极的电子导电性与电解液润湿性,N掺杂石墨烯的多孔结构有利于Li+的快速迁移。因此,复合材料呈现出优异的电化学储锂性能。在300 m A g^-1的电流密度下充放电,电极材料初始放电容量为890 mAh g^-1,首次不可逆容量损失为32%,循环100圈后容量保持在399 mAh g^-1,容量保持率为66%。在6000 mA g^-1的电流密度下,其仍获得了249 mAh g^-1的储锂容量。在对于上述碳包覆和石墨烯改性作用机制的认识基础上,基于原位水热碳化的方法,采用“一锅法”获得了Bi₂O₃@C@N掺杂石墨烯复合材料。Bi₂O₃@C@N掺杂石墨烯复合材料结合了上述两种改性方式的各自优势。此外,进一步通过减小Bi₂O₃尺寸来缩短电子和Li+的传输路径。在300 mA g^-1的电流密度下充放电,Bi₂O₃@C@N掺杂石墨烯初始放电容量为900 mAh g^-1,首次不可逆容量减小到30%,循环100圈后容量保持在427 mAh g^-1,容量保持率为68%。在6000 mA g^-1的电流密度下,其仍可发挥出270 mAh g^-1的储锂容量。采用纳米铸造的方法制备了PPy包覆的Bi₂O₃@CMK-3复合材料。CMK-3的碳骨架有效地抑制了Bi₂O₃颗粒的团聚和长大,并通过PPy包覆调控界面的稳定性。材料中,具有独特介孔孔道的结构进一步提升了Li+的传输速率。PPy包覆的Bi₂O₃@CMK-3优化了上述三种复合材料的储锂优势,展现出了最优的电化学性能。在300 mA g^-1的电流密度下充放电,PPy包覆的Bi₂O₃@CMK-3初始放电容量为949 m Ah g^-1,首次不可逆容量损失为26%,循环100圈后容量仍为492 mAh g^-1,容量保持率为70%。在6000 mA g^-1的电流密度下,最终获得了321 m Ah g^-1的储锂容量。