随着能源危机、环境污染和新能源等诸多议题的提出,各种新型储能材料和器件迎来了蓬勃的发展,其中锂离子二次电池作为新型能源器件的代表而备受瞩目。在锂离子二次电池相关的诸多研究中,新型正极材料的研发至关重要,因为其性能直接关系到锂离子二次电池的能量密度、循环寿命和安全性能。随着人们日益增长的能量密度需求,电池材料研究的当务之急是提高正极材料的可逆比容量。在诸多方案中,利用正极材料的阴离子氧化还原,实现充放电过程中多电子反应的发生,进而提高比容量,是一种较为有效的途径。要想利用好阴离子氧化还原的容量,需要了解其中氧化还原机理,并针对相关问题提出改性方案。现阶段研究较多的具有阴离子活性的富锂层状氧化物Li1+xM1-xO2（M是过渡金属或如Al,Sn或Mg等非过渡金属）。然而,富锂层状氧化物的阴离子氧化还原存在电压平台衰减、极化滞后以及动力学缓慢等问题。与氧离子氧化还原相对应,硫具有较小的电负性,能够与过渡金属形成更多的共价键,在充放电过程中形成S--S-二聚体和S2-离子之间的转换,有望提供相对富锂金属氧化物更稳定的循环性能。因此,本文在对富锂金属氧化物理解的基础上,展开对富锂硫化物和硒化物的讨论,并进行材料合成和锂离子电池性能测试,探究阴离子氧化还原对电池容量的贡献。1.合成具有层状结构的富锂金属硫化物（Li2Fe S2）,并进行硫阴离子氧化还原容量的探究。利用高能球磨和高温固相的方法合成富锂金属硫化物,选用Mo进行掺杂得到Li2Fe1-xMoxS2,利用Mo的d电子激发硫的p电子,实现硫阴离子容量的释放。Mo掺杂后,Li2Fe1-xMoxS2材料的初始容量由213 m Ah/g提升至338 m Ah/g,实现了硫阴离子容量的释放。掺杂后的样品,提高了材料的离子电导率和电子电导率,加快了动力学过程。进一步采用基于密度泛函理论（DFT）的计算模拟,探究不同环境下锂离子迁移路径的能垒变化,发现Mo的引入,降低了锂离子迁移能垒,从而有利于充放电过程中锂离子的脱嵌和电荷转移,从而实现阴离子氧化还原容量的有效发挥。2.合成过渡金属硒化物Ni Se,探究充放电过程中硒阴离子对容量的贡献。引入碳纳米纤维作为基底,采用金属有机框架结构（MOF）作为前驱体合成得到Ni Se@CF材料。碳材料的引入会提高材料整体的导电性,同时能够避免纳米金属硒化物颗粒团聚,能够有效改善电池材料的倍率性能。对比来看,Ni Se@CF的初始容量从Ni Se的350 m Ah/g提升至450 m Ah/g,在1C下循环100圈容量仍能达到200 m Ah/g的比容量,证明碳纤维对Ni Se的放电容量和循环稳定性有着较好的改善。结合元素分析和非原位XRD研究,证明了Ni Se在循环中存在转化反应和插层反应的多重反应路径。综上所述,本文从利用阴离子氧化还原容量入手,探究了富锂金属硫化物(Li2Fe1-xMoxS2)和硒化物（Ni Se@CF）的合成方法和锂离子二次电池应用,得到硫离子和硒离子氧化还原反应的直接证据。研究证明,异价元素掺杂和碳复合是正极材料改性的有效手段,提高了材料的电化学活性,促进了硫离子和硒离子容量的释放。本论文探索了富锂金属硫化物和硒化物中的阴离子氧化还原反应,为下一步提高电池正极材料的容量提供了相关理论借鉴和合成改性策略。