锂离子电池作为储能装置,打破了以往的碳基燃料为主的供能方式,有效促进了碳排放的减少,为能源的可持续发展提供了新途径,广泛应用于消费电子领域。如今,随着汽车电动化趋势来临,对锂离子电池的性能提出了更高的要求。石墨作为商业化锂离子电池的主要负极材料,其低的理论容量,限制了锂离子电池性能的进一步提升,寻找新型锂离子电池负极材料以满足高性能锂离子电池的需要迫在眉睫。本论文通过形貌控制、结构优化等方法合成了三种钒、钼基锂离子电池负极材料,并对其电化学性能及充放电反应机理进行探讨,以下是具体研究内容和结果:1.通过溶胶-凝胶结合退火的方法,成功制备了Ni V2O6的固体粉末样品,通过退火优化其颗粒尺寸,使其颗粒大小均匀。基于镍和钒的多电子反应,Ni V2O6作为锂离子电池负极材料表现出卓越的电化学性能。在电流密度为800 m A g-1的条件下,Ni V2O6电极在循环400圈以后提供了690 m A h g-1的容量,且表现了优异的循环稳定性。在较小的电流密度100 m A g-1下,其比容量更高达1190 m A h g-1,几乎为商业化石墨负极材料的3倍,表现了优异的应用前景。通过非原位SEM和TEM测试,探索了循环过程中形貌的变化,利用原位XRD和非原位XPS,证明了其充放电过程中的转化反应的储锂机理。2.受到第一个工作的启发,钒酸镍材料因为Ni和V的协同效应,电化学性能优异,是很有潜力的锂离子电池负极材料,我们通过溶胶凝胶的方法合成了Ni2V2O7材料。Ni2V2O7作为锂离子电池负极材料,表现出优异的电化学性能,电流密度为700 m A g-1的条件下,Ni2V2O7电极在循环170圈以后提供了690 m A h g-1的容量,倍率性能也较好。我们着重探讨了Ni2V2O7材料在循环过程中的结构形貌演化,充放电反应机理,给钒基的负极材料的研究工作提供实验和理论基础。3.钼基材料与钒基材料一样,具有多电子反应的优势,是一种备受关注的电极材料。通过溶胶凝胶法合成了钼酸镁粉末,研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能,发现其容量衰减严重,首圈库仑效率34.9%,但是往后的循环容量一直增加,最后经过600个循环之后达到了1060 m A h g-1。我们通过非原位XPS和XRD测试,寻找其容量上升的本质原因,为材料的进一步优化提供参考。