锂离子电池作为领先的电化学能量存储装置,经过数十年的发展,在便携式电子产品领域的应用取得了巨大的成就。随着新能源汽车等新兴储能领域的发展,对电极材料的性能提出了更高的要求,而传统的商业化石墨负极材料显然已不能满足当今市场的需求。二氧化钼作为常见的过渡金属氧化物,凭借着相对较高的比容量、低电阻率等特性,有望成为新一代高能量密度、续航久的电动汽车所需的电极材料。然而二氧化钼作为储能器件的负极材料时,在实际应用中受限于充放电过程中的体积效应。因此,可控设计、合成中空结构和多孔核壳纳米形貌的负极材料,能够有效地缓解容量衰减等问题。本文以二氧化钼为主体,通过合理设计分别与硅基、碳基、钛基三种功能化纳米材料进行复合,制备了新颖的球形结构二氧化钼纳米复合材料,显示出优异的储锂性能。主要研究内容如下:(1)利用合成的二氧化硅纳米球,采用一步合成法制备了二氧化钼/碳/二氧化硅(MoO2/C/SiO2)复合材料。该复合材料的表面布满裂纹,超细二氧化钼纳米颗粒的尺寸为5-7 nm,均匀地嵌入在二氧化硅的内部结构中。将MoO2/C/SiO2电极片组装成扣式电池,在电流密度为100 mA g-1下进行测试,100圈后其放电容量稳定在293.1 mA h g-1,表现出良好的可逆性。超细M0O2纳米颗粒可以缩短Li+迁移路径,有效防止电池循环过程中的团聚现象。二氧化硅和二氧化钼双氧化物的构建和体系中碳材料之间的协同作用,在很大程度上提高了所制备锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。(2)通过简易有效的模板策略,可控合成了超细MoO2纳米颗粒负载的中空介孔碳球复合材料(MoO2/C)。首先以正硅酸四乙酯为硅源并在表面包覆酚醛树脂形成核壳结构,后经高温煅烧和刻蚀处理促进中空多孔结构碳球的形成(HMCSs),然后通过一步合成法在HMCSs的表面生长Mo-PDA前驱物,最后将前驱物放置管式炉经高温煅烧制备出MoO2/C复合材料。所制备的MoO2/C复合材料继承了多孔碳球前驱体的中空结构,超细二氧化钼纳米颗粒的尺寸为5-7 nm,均匀地嵌入在中空介孔碳球的表面。将MoO2/C电极片组装成扣式电池在电流密度为100 mAg-1下进行测试,100圈后其放电容量稳定在742.9 mA h g-1,远高于商业化MoO2。超细MoO2纳米颗粒可以提供短的电子/离子传输途径,有效防止电池循环过程中的团聚现象,避免电极结构的坍塌。超细二氧化钼纳米颗粒和中空介孔碳球之间的协同作用,在很大程度上提高了所制备锂离子电池的整体导电性和速率性能。(3)通过简易有效的生长策略,制备了分级多孔二氧化钼@二氧化钛@氮掺杂碳(MoO2@TiO2@NC)纳米球。首先以聚苯乙烯球为模板,通过溶胶-凝胶法在表面包覆二氧化钛经高温碳化后得到中空结构TiO2,然后经水热处理在中空TiO2纳米球的内部生长MoO2纳米颗粒,随后在复合材料的表面涂覆聚多巴胺,并经退火工艺处理制得核壳结构MoO2@TiO2@NC复合材料。所合成的分级结构MoO2@TiO2@NC纳米球的尺寸为230 nm左右,二氧化钼纳米颗粒的尺寸为10-15 nm,均匀地填充在中空纳米球的内部。将MoO2@TiO2@NC电极片组装成扣式电池在电流密度为100 mA g-1下进行测试,100圈后其放电容量稳定在564.4 mA h g-1,远高于商业化MoO2。由于二氧化钛和二氧化钼双金属氧化物体系的构建和表面碳层之间的协同作用,具有特殊结构的MoO2@TiO2@NC电极材料显示出优异的储锂性能。