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锂离子电池是目前存在的能量密度最高的二次储能电池,广泛应用于电子设备、电动汽车等领域。为了迎合新时代对清洁能源的要求,开发更高能量密度的锂离子电池成为研究的热点。三氧化二铁在电极材料中表现出高理论容量,还具有资源丰富,绿色环保等诸多优点,是理想的锂离子负极材料的替代者。通过与碳材料（碳纤维和石墨烯）复合,能有效克服三氧化二铁固有的缺陷,是改善材料电化学性能的有效手段。本课题以静电纺丝为基础,结合溶胶凝胶和多步浸渍等方法,通过各种方法的交叉和融合,制备了不同结构的Fe2O3/C复合纤维材料,并用石墨烯改性所制备复合纤维材料,从可逆容量、容量保持率、倍率性能方面对所得复合电极材料进行评价。主要研究内容如下:（1）采用静电纺丝工艺制备出石墨烯/Fe2O3负载碳纤维（G-Fe2O3-CNFs）,前驱体由Fe2O3纳米颗粒,石墨烯片和聚丙烯腈组成。石墨烯纳米片包裹纳米Fe2O3均匀分布在CNFs中。结果表明,G-Fe2O3-CNFs作为锂离子电池的负极具有较高的可逆容量和倍率性能以及良好的循环稳定性,主要归因于石墨烯片的引入,不仅阻止静电纺丝过程和热处理过程中Fe2O3纳米颗粒的聚集,而且适应循环过程中的体积变化,还能进一步提高材料的电导性。因此,G-Fe2O3-CNFs的综合性能优于Fe2O3-CNFs。（2）采用溶胶-凝胶法制备了Fe2O3/C纤维复合材料。通过正交实验,研究了复合材料中Fe2O3含量对形貌的影响以及形貌对电化学性能的影响。结果表明,循环过程中容量降低与复合材料中Fe2O3的含量有关。三种不同Fe2O3含量的复合样品对比研究表明,Fe2O3@CF样品具有良好的循环稳定性,高的可逆容量和改善的倍率性能。在50 m A g-1的恒定电流密度下进行150次循环之后,可获得634 m Ah g-1的高可逆放电容量,这与其607 m Ah g-1的理论值相当。即使经过50个循环的长时间充电/放电过程,复合材料的一维纳米纤维结构也能保持的很好,这证明了复合材料的结构稳定性。Fe2O3/C纤维复合材料的结构稳定性和优异的电化学性能适用于高性能锂离子电池的负极材料。（3）引入石墨烯来改性上述的Fe2O3@CF复合材料。通过依次在PAH、GO和水合肼中的浸渍过程,将石墨烯包覆在Fe2O3@CF外部（G@Fe2O3@CF）,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,G@Fe2O3@CF的循环容量、稳定性和倍率性能都有较大的提高,得益于石墨烯的理化性能和保护作用以及各组分的协同作用,这使得G@Fe2O3@CF的电化学性能明显高于Fe2O3@CF。本课题研究表明,碳纤维与三氧化二铁复合,有效地改善了碳纤维的可逆容量,而石墨烯作为一种有前景的电极材料改性剂,成功地改性了碳纤维复合材料的电化学性能,极大地提高了碳纤维复合材料的倍率性能,且可逆容量和容量保持率均有提高。