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改革开放加速了中国工业化的进程,同时对于能源的需求也日益激增。其中化石燃料是当今社会主要使用的能源材料,然而作为一种不可再生资源,化石燃料不可避免得会走向枯竭,同时其日益严峻的污染问题也亟待解决。因此绿色能源的开发与应用是目前急需解决的问题。锂离子电池(Lithiumionbattery,简称LIB)由于具有输出电压高、能量密度高、自放电率低和无记忆效应等优点,在移动通讯及便携电子设备等领域中得到广泛应用。为了实现锂离子电池在更高能量密度需求领域中的应用,需要开发容量更高、使用寿命更长和成本更低的新锂离子电池电极材料。过渡金属碳酸盐(MCO3,M=Mn,Fe,Co或Ni)是一种新型高性能锂离子电池负极材料,其理论容量异常优越,并且制备方法简便,且所需的价格低廉。本课题通过水热法合成不同类型的碳酸盐,并对其电化学性能进行探究,同时利用掺杂和碳修饰策略对其微观结构进行改性来提高其循环稳定性等电化学性能。具体研究内容如下:1.利用水热法合成了 Fe1-xCdxCO3(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1),通过表征观察碳酸盐Fe1-xCdxCO3从微球(x=0,0.2和0.4)到团聚的纳米颗粒(x=0.6和0.8)再到纳米立方体(x=1.0)的形态演变,并在电化学测试中发现镉掺杂是改善FeCO3电荷输运和离子扩散的有效方法,有利于提高FeCO3的循环稳定性和倍率性能。而其中Fe0.8Cd0.2CO3展现出较高的容量与良好的循环稳定性,是具有一定潜力的电极负极材料。2.利用水热法合成了以碳纳米纤维为基底的碳酸氢镍材料Ni(HCO3)2/CNF。通过碳酸氢镍与碳纳米纤维复合,使得Ni(HCO3)2以纳米片的形式包裹于纤维结构,解决了 Ni(HCO3)2团聚为纳米颗粒的问题。在电化学性能测试中,Ni(HCO3)2/CNF表现出优良,在200 mA g-1下,经过100次循环后,仍具有1261.1 mAh g-1的可逆容量。相比于纯Ni(HCO3)2,Ni(HCO3)2/CNF的容量与循环稳定性得到了显著提升。3.利用水热法制备了 CdCO3立方粒子,为改善其电化学性能,采用石墨烯修饰的方法得到CdCO3@rGO,由于石墨烯修饰后的材料导电性高,体积变化小,电荷转移电阻低,在电化学测试中CdCO3@rGO的初始充放电比容量远高于CdCO3,在200 mAg-1下经过100次循环后,CdCO3@rGO可以保持423.1 mAhg-1的可逆容量,优于原始 CdCO3的 142.0 mAh g-1。