人类的发展对能源的依赖越来越高,风能,太阳能,潮汐能,地热能,水能以及核能等能源形式逐渐取代化石燃料进入我们的生活中。然而这些能源还不能实现随取随用,造成能量的巨大浪费,因此能源形式的转化与储存成为实现新能源有效利用的热点话题。经过几十年的研究发展,锂离子电池被认为是目前解决这一难题的最有效手段,各种形式的能源均可以通过一定的手段转化成化学能并贮存在电池设备中。在进行生产需要时以电能的形式释放出来随取随用,实现对能源的高效利用。目前,锂离子电池正极己经发展出非常多的实用性材料如LiCoO2,LiFePO4,LiMn2O4等,而负极则主要使用导电的石墨材料。随着新科学和新技术的迅速发展,人们对储能设备在能量密度,快速充放电能力等方面的要求越来越高,但是石墨负极材料的容量非常有限,越来越难以满足人们对未来锂离子电池的期望。所以,寻找其它可替代的负极材料已经成为电池领域研究的重点。研究表明,锡基材料可以实现对Li+的储存,作为负极使用时可以释放出很高的电池容量,是电池领域中一类非常有前景的一类电极材料。当然,锡基负极材料的研究还并不成熟,仍然需要更多的探索研究突破应用上的壁垒。所以,我们通过对已有的成果进行了调研之后,设计并合成了一些具有实用价值的锡基负极材料。我们通过简便的水热法和随后的煅烧工艺,设计并制备了具有多孔结构,尺寸均匀的Mn2SnO4/Sn/C复合立方颗粒作为负极材料。结果表明,结晶良好的三维(3D)圆角立方材料由均匀分散在碳基质中的纳米颗粒组成,这对于材料的结构稳定性和导电性具有非常重要的作用。从电学性能测试结果中,我们可以知道,制备的Mn2SnO4/Sn/C负极展示出优异的循环性能和倍率充放电能力,在500 mA g-1的恒定电流下,经过第100次循环之后仍然可以释放出908 mAh g-1的容量,库仑效率高于97%。其卓越的性能归因于独特的导电碳框架的建立和多孔结构的形成。此外,我们采用一条简单的合成路径制备氮掺杂石墨烯(N-G),并且成功制备了N-G/SnO2复合材料用作锂电池负极。电化学测试结果证实,本实验中合成的N-G/SnO2电极具有较高的可逆容量和出色的充放电能力,极有可能满足未来便携式电子设备发展的需求。这些超级电化学性质可归因于高容量的SnO2纳米颗粒和出色导电性能的氮掺杂石墨烯复合材料的协同效应。石墨烯纳米片为SnO2纳米颗粒提供了大的比表面积,可以有效地克服连续充电和放电过程中SnO2基电极因材料体积变化引起的结构破坏问题。这种材料设计方案可能会为合成具有更好性能的负极材料提供一种常规而简单的方法。另外,我们报告了一种合成方法简捷的多孔Sn/C纳米球材料。先通过简单的水热合成反应构建了SnO2/C球状纳米结构,然后在高温条件下经过碳热还原获得Sn/C多孔纳米球。我们采用XRD,SEM,TGA,BET等手段对所合成的Sn/C纳米球的物相,形貌,成分,结构等信息进行了表征。结果显示,此Sn/C材料具有非常大比表面积和较低的电化学阻抗。电学测试发现,Sn/C在100 mA g-1的恒定电流条件下连续充放电50次之后,仍然能保持相对于Sn金属负极材料很高的可逆容量,以及出色的倍率充放电性能,这说明,经过C复合之后Sn负极材料的使用寿命和快充快放能力得到了非常显著地提升。这得益于具有高电池容量的金属Sn和具有柔韧性以及良好导电性的多孔碳材料的相互协同作用,使本实验所制备出来的Sn/C纳米球成为非常有前景的电池负极材料之一变成可能.