近年来面对能源和环境的双重压力,锂离子电池在储能和动力电源领域得到大规模应用,但与之有关的安全事故也频繁发生。尤其是在长期大电流充放电等电滥用行为下,石墨负极表面的不均匀嵌Li导致枝晶的生长,造成正负极短接进而引发电池热失控。因此,基于提高负极容量和诱导Li+在负极上均匀沉积的研究思路,本论文采用火焰合成法制备具有转换反应和合金化反应的纳米ZnMn2O4对片状石墨进行掺杂改性,研究石墨中掺杂纳米ZnMn2O4之后对抑制锂离子电池负极枝晶生长所起的作用。首先,用预混滞止平面火焰合成纳米ZnMn2O4,但产物的结晶度不高需在600℃保温2 h,得到粒径为50 nm且为多晶形态的ZnMn2O4,与煅烧前相比只增加30 nm,且比表面积高达48.54 m~2/g,而共沉淀法制备的微米空心球ZnMn2O4的比表面只有16.41m~2/g,可见平面火焰合成技术拥有制备流程简单、产物粒径分布均匀且高度纳米化的优势。其次,调整火焰合成的实验工况,发现只有高温火焰才能合成ZnMn2O4,温度相对较低的火焰得到的只是Zn O和Mn3O4的混合物。进一步研究硝酸盐和乙酸盐对产物形貌的影响,发现只能用乙酸盐为前驱物才能合成纳米级二元复合过渡金属氧化物。最后,用超声混合法将ZnMn2O4均匀分散在石墨的表面或片层间,与纯石墨相比,在石墨中掺杂40%wt的纳米ZnMn2O4后负极的容量、倍率性能和循环稳定性有明显提升,循环至100圈时比容量仍有498.4 m Ah/g,同时掺杂后负极的电荷转移阻抗稳定至64.49Ω,远低于石墨负极。掺杂后负极的多孔结构、Zn与Li的合金化反应以及较低的电荷转移电阻三者协同作用让Li+均匀沉积在负极表面,减少过充或大电流充放电时Li+在负极表面的不均匀沉积,这对抑制枝晶生长、提升电池安全稳定性有至关重要的作用。