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随着能源和环境问题日益严峻，锂离子电池作为清洁能源，以其高放电电压、高能量密度、低自放电率、优良的循环性能和环境友好等优点，越来越受到各国重视。负极材料是锂离子电池的重要组成部分之一，而石墨类负极材料以其良好的循环性能和廉价无污染等优点得到广泛应用，但其比容量(372mAh/g)和嵌锂电位(0～0.25VvsLi+/Li)已无法满足人们对电容量和安全性能的要求，开发高比容量且安全的负极活性材料具有重大意义。本文采用一种三元硫化物材料——黄铜矿型CuFeS2材料作为锂离子电池负极材料，其理论比容量达582.6mAh/g，嵌锂电位适中0.5～1.5V(vsLi+/Li)。通过TGA、XRD、SEM和TEM研究了其物理性质;通过非原位XRD、交流阻抗、循环伏安、充放电测试和循环性能测试等手段测试了电化学性能，并初步研究了其充放电机理。为了改善CuFeS2材料的电化学性能，本文分别采用葡萄糖和聚吡咯作为碳源，在其颗粒表面包覆碳层，制备得到CuFeS2/C材料，并通过改变碳化温度和碳源比例等研究其最佳工艺条件。
本文以FeSO4、CuCl2和CH4N2S为原料，采用溶剂热法合成具有片状结构的CuFeS2材料。电化学测试发现其190次循环后其可逆容量仅为140mAh/g。通过非原位XRD、交流阻抗、循环伏安等测试手段，本文初步探索了CuFeS2材料的充放电机理。CuFeS2材料在首次嵌锂过程中，发生Cu+/Cu，Fe3+/Fe2+，Fe2+/Fe0三个电极反应;在脱锂过程中，发生Fe0/Fe2+，Fe2+/Fe3+，S2-/S-三个电极反应。其中，Cu+被还原之后，一直以纳米级Cu单质形式存在，提高了CuFeS2电极材料的导电性能。在之后的充放电过程中，Fe和S元素成为活性中心，进行脱-嵌锂反应。
为了提高CuFeS2材料的电化学性能，本文以葡萄糖为碳源，采用二步法对其进行碳层包覆，制备CuFeS2/C材料。当碳化温度为650℃和碳源比例CuFeS2:葡萄糖为1:1时，CuFeS2/C材料的电化学性能最佳，其首次放电比容量达809.3mAh/g，循环40次之后的容量仍保持在409.7mAh/g，容量保持率为50.6％。以聚吡咯为碳源，采用聚合包覆和高温碳化等二步法包覆碳层得到CuFeS2/C-PPy材料，测试发现电化学性能有所提高，其首次放电比容量高达999.8mAh/g，循环40次之后的容量仍保持在613.7mAh/g，容量保持率61.4％。