社会日益进步,人们生活条件不断改善,对能源的需求与使用有了更高的要求。锂离子电池作为目前人类最为青睐的电化学储能装置,具有环保、能量密度高、性能平稳安全、自放电小且无记忆效应等优点,在日常生活的许多领域得到应用。目前,最常用的锂离子电池负极材料是石墨,但其能量密度较低,已经跟不上市场更高的需求。而Co₃O₄具有较高的理论比容量,得到广泛关注与研究。本论文以Co₃O₄基负极材料为研究对象,采用电沉积以及后续煅烧处理的方法制备了Co₃O₄与Co₃O₄/C复合材料,研究了材料的组织结构与电化学性能之间的关系。具体研究内容如下:（1）采用电沉积法直接在钛片基体上生长Co₃O₄前驱体材料,调整电沉积时间、溶液组成、溶液温度以及浓度等条件,得到不同形貌的Co₃O₄前驱体微纳米阵列,证明了电沉积制备Co₃O₄材料可行性。通过对所制备的Co₃O₄前驱体组织形貌进行对比分析,发现:当温度为90℃、四水合醋酸钴为钴源时所制备的Co₃O₄前驱体阵列结构最优,并以此为基础开展后续研究。（2）采用电沉积以及后续煅烧处理的方法,制备了Co₃O₄纳米阵列材料。在1.0 V、90℃条件下,选取不同的电沉积时间（3 h、6 h、12 h、24 h）来制备Co₃O₄纳米阵列材料。随电沉积时间增加,Co₃O₄材料存在着由纳米片阵列到纳米线阵列的变化,且Co₃O₄材料都是由直径为5～20 nm的纳米颗粒组成。其中,电沉积时间为3 h制备的Co₃O₄纳米阵列的性能最佳,在电流密度为100 mA·g^-1下经过50次循环,充电与放电比容量分别保持有1217 mAh·g^-1与1232 mAh·g^-1,表现出良好的循环稳定性。（3）采用多壁碳纳米管作为碳质源制备出Co₃O₄/CNTs复合材料。Co₃O₄/CNTs复合材料中含有少量的多壁碳纳米管,使得其整体电化学性能更加优异。在电流密度为400 mA·g^-1下循环200次,充电和放电比容量分别保持有762 mAh·g^-1与767 mAh·g^-1。在大电流密度12800 mA·g^-1下充放电后,当恢复至初始电流密度100 mA·g^-1时,电池的放电比容量可快速恢复至1107 mAh·g^-1,接近于电池的首次放电比容量1191 mAh·g^-1。（4）采用碳点做碳质源制备出Co₃O₄/CDs复合材料。Co₃O₄/CDs复合材料较纯Co₃O₄电极材料组织形貌产生了较大的改变,形成了由纳米颗粒组成的交联网状结构,具有优异的电化学性能。在电流密度为400 mA·g^-1下循环90次,充电和放电比容量仍保持有1222 mAh·g^-1和1228 mAh·g^-1。在大电流密度6400mA·g^-1下充放电后,当恢复至初始电流密度100 mA·g^-1时,电池的放电比容量可快速恢复至1202 mAh·g^-1,接近于电池的首次放电比容量1296 mAh·g^-1。（5）采用还原氧化石墨烯做碳质源制备出了Co₃O₄/r GO复合材料。Co₃O₄/r GO复合材料较纯Co₃O₄电极材料形貌组织没有明显变化,只是微量的还原氧化石墨烯分散于Co₃O₄基体中。在电流密度为100 mA·g^-1下经过35次循环,充电和放电比容量仍保持有736 mAh·g^-1和742 mAh·g^-1,具有较好的循环稳定性。