锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、环境友好等优异特性被认为是最具潜力的储能技术之一,受到研究者的广泛关注。随着便携式电子产品的迅速发展,人们对锂离子电池提出了更高的要求,但目前商用锂离子电池负极材料多为石墨,其理论容量仅为372 mA h g^-1,严重影响着锂离子电池的性能,因此寻找高能量密度、循环稳定性良好的负极材料成为了锂离子电池发展的关键。当前,凭借来源广泛、环境友好、成本低廉、理论比容量高等优点,氧化铁已成为一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,氧化铁因内在导电性差及在充放电过程中会有较大的体积变化,致使其存在倍率性能差、循环性能不稳定等缺点,这严重制约了其实际商业应用。针对上述不足,本论文以増强材料导电性及结构稳定性为目标,首先采用水热法合成环状α-Fe₂O₃,然后将其与石墨烯和石墨烯气凝胶（GAs）材料采用水热自组装还原策略进行结合构建环状α-Fe₂O₃基复合电极材料,其储锂性能都得到了极大提升。本工作主要分为三个部分,具体研究内容及结果如下:1、采用简单的一步水热法,以FeCl₃·6H₂O为铁源,选用NaH₂PO₄·2H₂O和Na₂SO₄为结构导向剂,在220℃的水热条件下反应48 h制备得到α-Fe₂O₃纳米环（α-Fe₂O₃NRs）。借助XRD、SEM、TEM及BET等一系列手段分析了其组成、形貌和微观结构,并将环状α-Fe₂O₃作为活性材料组装成纽扣电池进行了电化学性能测试。结果显示,当α-Fe₂O₃纳米环作为锂离子电池负极材料时,表现出良好的储锂性能。在电流密度为100mA g^-1时,其首次充放电容量达到1203.6 mA h g^-1,经过100次循环后可逆比容量仍可保持在225 mA h g^-1左右。2、首先通过改性Hummers法制备得到氧化石墨烯（GO）;随后将预先制备的α-Fe₂O₃纳米环与氧化石墨烯进行结合,采用一步水热法合成环状α-Fe₂O₃/石墨烯复合物（α-Fe₂O₃/Graphene）。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、FT-IR、XPS、TGA、BET等测试手段对样品进行了表征,此外将样品组装成纽扣电池进行相关电化学性能测试。结果表明:所制备的α-Fe₂O₃/石墨烯复合物为环状α-Fe₂O₃纳米颗粒负载在褶皱片层状石墨烯上所形成的2D多孔网络结构。电化学测试表明α-Fe₂O₃/石墨烯复合电极相较单独α-Fe₂O₃电极表现出更优异的储锂性能,特别是循环稳定性(在100 mA g^-1电流密度条件下循环100次后,可逆比容量仍保持965 mA h g^-1)和倍率性能(在1000 mA g^-1的大电流密度下,放电比容量仍达450 mA h g^-1)。3、结合石墨烯气凝胶三维网络结构和中空纳米环的优点,以制备好的α-Fe₂O₃纳米环和氧化石墨烯（GO）为原料,通过一步水热自组装还原及随后的冷冻干燥方法成功制备了环状α-Fe₂O₃/GAs复合物。利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、Raman、XPS、TGA、及BET等对样品进行了物相、结构、形貌以及组成等表征,并通过循环伏安（CV）和恒流充放电对材料进行了电化学表征。表征结果显示该α-Fe₂O₃/GAs复合材料呈现石墨烯片包覆α-Fe₂O₃纳米环的3D多孔网络结构,且环状α-Fe₂O₃纳米颗粒均匀分布。相较于单独α-Fe₂O₃纳米环,α-Fe₂O₃/GAs复合物比表面积大,结构稳定,将具备优异的电化学性能。作为锂离子电池负极材料,α-Fe₂O₃/GAs电极在电流密度100 mA g^-1下经过100次循环后,保持了1288 mA h g^-1的稳定比容量。此结果表明石墨烯气凝胶（GAs）与活性材料的结合,将有助于电极材料电化学性能的显著提升,在锂离子电池应用中显示出巨大的潜力。