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随着便携式电子产品以及电动汽车的发展,人们对能量的需求日益增加。锂离子电池,作为目前主流的能量储存系统之一,其现有的电性能越来越不能满足人们的需求,特别是在能量和功率以及续航能力方面。金属氧化物,因为其通常具有高于传统负极材料石墨(372mAh g-1)约两倍以上的理论容量,而成为了一种有潜力取代石墨的锂离子电池负极材料。但是,金属氧化物其本身的导电性较差,并且在锂化与去锂化过程中会产生较大的体积变化,从而导致材料脱落与粉化等问题。因此,人们都在试图解决这些问题,从而获得顺应时代需求的高性能的锂离子电池。本论文从微观结构与化学组分的角度出发,通过结构调控策略解决目前金属氧化物倍率性能低与循环性能差等问题。利用简单、绿色以及温和的方法制备了不同结构的金属氧化物及其复合物,并且提出了相应的形成机理。系统研究了所设计的结构与组分带来的储锂性能的变化。通过溶剂热的方法制备了美洲合欢状和蒲公英花状的前驱体,然后经过热处理后得到了具有相应花状结构的介孔Co304。通过研究溶剂比例、尿素浓度和反应时间这些反应条件对前驱体微观形貌结构的影响发现:乙二醇含量的高与低会分别导致片状亚结构与针状亚结构的生成,而尿素含量的高与低则会导致针状亚结构与片状亚结构的生成;美洲合欢状前驱体是通过裂分生长机制形成的,而蒲公英花状前驱体则是一种由多步裂分、原位溶解与重结晶的生长机制形成的。由于所制备的Co304具有特殊的多层次花状介孔结构,它们的比容量、循环性能和倍率性能都高于商用Co3O4纳米颗粒。通过一种温和且多步的方法,设计并制备了具有均一尺寸的核壳空心Mn3O4/CuO@TiO2亚微米盒子。通过系统地表征,发现从截角八面体Cu2O开始,经历了自牺牲和原位生长过程后,得到核壳结构的中间产物。再进一步地经过氨水刻蚀过程后,得到空心结构的前驱体。最后,将空心结构的前驱体进行原位水解包覆和后期热处理,得到目标产物。在测试储锂性能时,将其与核壳空心Mn3O4/CuO作为对比发现:Mn3O4/CuO@TiO2亚微米盒子具有较优异的电化学性能,这得益于其特殊的核壳空心结构及复合组分。其中,在0.2A g-1下循环150圈后,其容量仍然具有583mAh g-1,该容量分别为其第二圈放电容量和理论容量的97.1%和92.8%。在1.6Ag-1(约2.5C)时,其依然可以输出理论容量值约40%的容量。此外,Ti02包覆物增强了复合物的空心结构的稳定性。在150圈循环后,Mn3O4/CuO@TiO2亚微米盒子仍然保持着初始的结构,然而核壳空心Mn3O4/CuO则出现了较多的结构垮塌现象。在30℃下,通过温和的界面反应得到了具有蛋黄/蛋壳结构的前驱体。然后经过空气中的热处理,得到了具有蛋黄/蛋壳结构的CuO@CuFe2O4异质复合物。依据一系列的表征结果,提出了相应的形成机理。另外,在研究其储锂性能时,CuO@CuFe2O4异质复合物表现出优于CuO的电化学性能。具体地,在电流密度为0.1、0.2、0.4、0.8和1.6 A g-1时,蛋黄/蛋壳结构CuO@CuFe2O4的平均放电容量分别为618、529、462、391和334 mAh g-1。然而,在相应的电流下,CuO的容量值分别仅为199、152、121、98和76mAh g-1。重要的是,在0.5Ag-1下循环200圈后,蛋黄/蛋壳结构CuO@CuFe2O4仍然具有505mAh g-4的容量值,而CuO只有36mAh g-1。CuO@CuFe2O4异质复合物增强的储锂性能得益于它特殊且牢固的蛋黄/蛋壳结构。通过柯肯达尔效应,制备了三种准六边形Cu1.5Mn1.5O4纳米片修饰的空心CuO多层次复合物。通过一系列的表征发现,不同的升温速率会影响Cu1.5Mn1.5O4纳米片与CuO的结合形式。较低的升温速率使得Cu1.5Mn1.5O4纳米片自装成树枝状的壳且分布于CuO核的外部,而较高的升温速率则使得Cu1.5Mn1.5O4纳米片更加紧凑和致密地分布于核的外部。此外,结合系列的表征结果,提出了相应的形成机理。通过电化学性能测试发现,具有树枝状壳的[email protected]复合物表现出最好的循环和倍率性能。其中,树枝状的[email protected]在500mA g-1下经过200个循环后具有451mAh g-1的容量值,然而,其它两种具有相对致密的Cn1.5Mn1.5O4壳的复合物则分别只有309和175mAh g-1。具有树枝状外壳的[email protected]复合物之所以表现出较优异的电化学性能,是因为其特殊的多层次结构。其树枝状的壳提供了较多的接触与反应位点,并且缩短了锂离子的传输距离。通过溶剂热的方法,利用氨水作为氮源和沉淀剂,先制备了晶型MnSn(OH)6纳米颗粒与氮掺杂还原氧化石墨烯的复合物。然后利用合适的温度对其煅烧,得到了无定型空心MnSnO3纳米颗粒与氮掺杂还原氧化石墨烯的复合物。经过电化学测试发现,目标复合物具有优异的储锂性能,其不仅优于纯的无定型介孔MnSnO3纳米颗粒和纯的氮掺杂还原氧化石墨烯,而且还优于其它锡基氧化物及其复合物。该目标复合物在电流分别为0.1、0.2、0.4、0.8和1.6A g-1下时,分别具有可逆容量为811、714、605、504和408 mAh g-1。并且当电流再次回到0.1Ag-1后,其循环非常稳定,几乎没有衰退。经过65圈循环后仍然具有744mAh g-1的可逆容量。值得注意的是,其在0.4Ag-1下循环1000圈后依然具有610 mAh g-1的可逆容量。我们将其优异的储锂性能归结于无定型介孔MnSnO3纳米颗粒与氮掺杂还原氧化石墨烯之间的协同效应。