化学电源作为一种清洁、高效的储能/供能装置，是综合缓解能源、资源和环境问题的一种重要技术途径，在新能源体系中占据重要地位。而开发具有更高能量密度和功率密度的高性能锂离子电池是已成为当今化学电源的研究热点。基于转化反应机理的过渡金属氧化物由于具有更高的理论容量和比功率，适宜的充放电平台，因此受到了越来越多人的关注。　　 Fe2O3具有较高的理论比容量（1006mAh g-1）且环保无污染，原料廉价易得，制备工艺简单，为新型高容量锂离子电池负极材料的研究热点之一。本文主要采用水热法和沉淀法制备不同形貌结构的Fe2O3材料和Fe2O3/CNTs复合材料，以减小首圈不可逆容量损失，提高循环稳定性及倍率性能，从而满足高性能锂离子电池负极材料的要求。主要内容如下：　　 1．通过改变水热合成中的铁盐种类、浓度等条件合成粒度为500nm-5μm及不同形貌结构的铁氧化合物材料，主要讨论及形貌结构对其电化学性能的影响。其中，500nm左右的立方体Fe2O3材料具有较为稳定的循环性能，0.1C充放电循环100圈后容量仍保持589.7mAh g-1，容量保持率为74.4％;5μm左右的树叶状Fe2O3材料首圈不可逆容量损失较少，首圈库仑效率高达78.7%。而2μm左右的海胆状FeOOH容量衰减急剧，循环20圈以后已低于100mAh g-1，并不适合做锂离子电池负极材料。　　 2．采用不同铁盐进行水热反应制备粒度为10-100nm及不同形貌的Fe2O3材料。讨论了纳米材料尺度及形貌结构对其电化学性能的影响。结果表明，纳米Fe2O3材料的粒径及形貌结构对电化学性能有明显影响。其中纳米棒状Fe2O3材料更利于锂离子的传输，具有较高的容量及较好的循环稳定性，0.2C充放电首圈可逆容量为1397.7mAh g-1，循环100圈后容量仍可达到1690.5mAh g-1。30nm左右的纳米颗粒Fe2O3材料，具有较高的反应活性，0.2C循环中首圈可逆容量高达1567.9mAh g-1，但其在循环过程中稳定性较差，容量衰减明显。　　 3．利用柠檬酸铁水热可以合成具有丰富空隙结构的纳米晶氧化铁材料，通过调控柠檬酸铁的浓度制备粒径约5nm左右的纳米晶氧化铁材料。因其较小的晶体颗粒，及整体材料中丰富的空隙结构，使其不仅有较高的可逆容量及稳定的循环性能，而且具有极为优异的倍率性能。在0.1C倍率充放电时，其首圈可逆容量高达1129.8mAh g-1，经过50圈循环后，容量无明显衰减，仍可达到～1000mAh g-1。当电流密度增大到10C时，仍能稳定保持210mAh g-1的容量。研究还发现纳米晶Fe2O3材料经300℃煅烧处理，可以有效减少材料的首圈不可逆容量损失。　　 4．采用水热法和沉淀法制备不同复合形式的Fe2O3/CNTs复合材料，其性能与复合方式相关。无论是分散型复合材料或是包覆型复合材料，均有效提高了Fe2O3材料的循环性能。此外，包覆型复合材料在较大电流下充放电的循环稳定性及倍率性能均优于分散型复合材料。特别对于包覆型纳米晶Fe2O3/CNTs复合材料，其中纳米晶Fe2O3的负载量高达60%，在0.1A g-1的充放电电流密度下，复合材料首圈可逆容量为590.6mAh g-1，循环过程中容量保持稳定，循环70周后，可逆容量仍能保持685.6mAhg-1，库仑效率将近100%，在4Ag-1的电流密度下容量仍然能稳定在360mAh g-1。　　 5．讨论了影响Fe2O3材料首圈不可逆容量损失的因素。在此基础上，通过对纳米晶Fe2O3材料煅烧、引入Li2O及极片预处理三种方法来改善其首圈不可逆容量损失。其中极片预处理的效果最为明显。将制好的极片用电解液润湿，直接与锂片接触24h后进行充放电测试，首圈库仑效率可高达92%，这种预处理方式有效减少了纳米晶Fe2O3材料的首圈不可逆容量损失。