锂离子电池具有比能量高、开路电压高、循环寿命长、自放电率低、工作温度范围宽、无记忆效应和无环境污染等优势，作为新一代的绿色能源，可用于便携式电子产品、电动交通工具及军事领域等。负极材料是影响锂离子电池性能优劣的关键材料之一。目前，石墨等碳材料作为锂离子电池负极材料已经商品化。尽管碳材料在电化学循环性能、安全性能等方面比金属锂有了很大进步，但因碳材料的嵌锂电位与金属锂相近，仍然会出现过充电时部分锂离子在负极表面堆积从而形成锂枝晶，造成安全隐患。另一方面，碳材料在第一次充放电时，会在活性物质表面生成固态电解质中间相（Solid ElectrolyteInterface Film，剂SEI膜），产生比较大的不可逆容量的损失，也增大了电极与电解液界面间的阻抗，从而使Li+的嵌入和脱出变得困难。因此研制新一代安全性好、比容量高、循环寿命长的新型负极材料已成为当前的首要任务。铁的二元和三元氧化物如：Fe₂O₃、Fe₃O₄、FePO4、ZnFe₂O₄、CoFe₂O₄和MgFe₂O₄等，因其价廉且对环境友好，是一类颇具潜力的锂离子电池负极材料。MgFe₂O₄具有较高的理论比容量（1072mAh/g），远远高于其它的锂电负极材料，其电压平台高于碳电极，可抑制金属锂的析出从而提高电池的安全性能，并且价廉低毒，不污染环境。目前，关于MgFe₂O₄作为锂离子电池负极材料的报道很少。仅有的几篇报道结果显示该材料的循环稳定性较差，并不具有应用价值。针对这种情况，本论文采用溶胶凝胶自燃烧法合成了MgFe₂O₄材料，并探讨了碳和金属氧化物包覆对材料电性能的影响规律。论文的主要内容如下：1.首先阐述了锂离子电池的发展简史及其构成、特点等，介绍了作为锂离子电池负极材料的条件及其研究发展现状，并对MgFe₂O₄材料的合成方法、表征手段以及存在的问题进行了分析。以此，确定了本论文研究方向和内容。2.以熔点较低的硝酸盐作为原料，柠檬酸作为络合剂，采用溶胶凝胶自燃烧法制备出纳米复合金属氧化物MgFe₂O₄材料，探讨了不同烧结温度及保温时间对MgFe₂O₄材料的结构、形貌及电化学性能的影响，得出最优实验条件为：烧结温度500℃，保温时间2h制得的MgFe₂O₄材料的结晶度高，形貌规则，电化学性能优良。并对由不同比例（质量比）导电剂制成的极片组装成的电池的电化学性能进行了比较，得出最佳的制片比例为活性物质与导电剂、粘结剂的质量比等于40:40:20，从而获得了良好的电性能。25℃下0.1C首次放电比容量为1123mAh·g^-1，50次循环过后保留容量为635mAh·g^-1，远高于文献中所报道的10次循环后容量稳定在300mAh·g^-1。3.选用三种有机物葡萄糖、β-环糊精、甘氨酸做为碳源，对MgFe₂O₄材料表面进行碳包覆。研究了碳源的种类和用量对MgFe₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能的影响规律。对不同碳源包覆得到的MgFe₂O₄/C材料的电性能进行了比较，发现当碳源的比例均为15%时，合成的MgFe₂O₄/C复合材料的电化学性能比纯MgFe₂O₄材料有明显提高。对三种复合材料在25℃下进行0.1C循环充放电，其首次放电比容量分别为1699mAh·g^-1，1282mAh·g^-1，1616mAh·g^-1，50次循环后容量分别衰减到742mAh·g^-1、745mAh·g^-1、915mAh·g^-1，均比之前未包覆碳的MgFe₂O₄材料的放电比容量高。综合看来，选用甘氨酸作为碳源，包覆比例15%合成的MgFe₂O₄/C材料的电性能改善最明显。4.分别选用金属氧化物TiO₂和Al₂O₃对MgFe₂O₄材料进行表面包覆。研究了氧化物的种类和包覆量对MgFe₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能的影响规律。对两种不同氧化物TiO₂和Al₂O₃包覆得到的复合材料的电性能进行了比较，25℃下0.1C循环充放电其首次放电比容量分别为1068mAh·g^-1、911mAh·g^-1，50次循环后容量分别衰减到633mAh·g^-1、491mAh·g^-1。综合看来，选用0.5%Al₂O₃对MgFe₂O₄材料进行表面包覆虽未提高循环容量值，但是在一定程度上提高了循环稳定性。