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在现有可充电电池中，锂离子电池因为具有高能量密度，长循环寿命长，低自放电，无记忆效应和环境友好等优点被广泛应用于便携式的电子设备中。目前使用的石墨阳极理论比容量较低（372 mAh·g-1），难于满足日益增长的高能量锂离子电池的要求。因此，寻找高比容量的阳极材料是当今锂离子电池领域的热门课题。α-Fe2O3因为具有高的理论比容量(1006 mAh·g-1)被认为是最有希望的负极材料，然而其倍率性能和循环性能比较差，还没有得到实际应用。本论文用水热法制备α-Fe2O3，通过孔结构控制和添加碳纳米纤维提高性能。得到如下结果: (1)水热法一步合成了一种新颖的α-Fe2O3/碳复合材料:用XRD、SEM、TGA、CV、恒电流充放电和EIS方法表征了其物理化学性能。结果表明，所制备复合材料是由75nm宽、1μm长的α-Fe2O3纳米棒和碳纳米纤维紧紧地捆绑在一起，与空白的α-Fe2O3相比，其呈现出优越的电化学性能，尤其是在高的电流密度下。在0.2C的电流密度下，空白的α-Fe2O3的首圈的放电容量为1069 mAh·g-1循环30圈后，其放电的容量下降到560 mAh·g-1，然而在同样的条件下，α-Fe2O3/碳复合材料的容量分别提升到1278 mAh g-1和960 mAh·g-1。在高倍率12C电流密度下，空白的α-Fe2O3首圈放电容量只有798 mAh·g-1，在30圈后变成98mAh·g-1，但是复合材料在此电流密度下首圈和30圈的容量分别为mAh·g-1和292mAh·g-1。电化学性能的改善主要是因为碳纳米纤维能够对复合物形成一个束缚的作用，这对α-Fe2O3纳米棒的导电和结构稳定性都有贡献。 (2)用聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，胞嘧啶作为水解控制剂，在条件温和环境一步合成α-Fe2O3多孔微球，并表征了其物理化学性能。结果表明，α-Fe2O3多孔微球纯度高、结晶良好、粒径均匀。与在同样的条件下，没加胞嘧啶制备的α-Fe2O3微球相比，多孔α-Fe2O3微球表现出优异的倍率性能和循环稳定性。在6C电流密度下，经过30次充放电循环后，α-Fe2O3多孔微球可逆容量高达330mAh·g-1，容量保持率为44.3％，而α-Fe2O3微球分别只有148 mAh·g-1和20.8％。这优异的电化学性能主要是因为分层的孔隙结构。多孔的微观结构不仅缓解了电荷转移的冲击和本体材料体积的变化，而且提供了一个更好的电化学接触和更短的扩散路径。 (3)用Na2C2O4作为结构控制剂，水热一步合成高度分散的多孔α-Fe2O3椭圆球，并表征了物理化学性能。结果表明，合成的α-Fe2O3比无Na2C2O4制备的α-Fe2O3有更大的比表面积，分别为56.31和6.01 m2·g-1，且倍率性能和循环性能更好，特别是在高电流密度下。无Na2C2O4制备的α-Fe2O3电极在2C和6C下循环50圈后的可逆放电容量分别为353和42 mAh·g-1，而多孔α-Fe2O3椭圆球电极在同样的条件下对应的容量分别为590和255 mAh·g-1。性能的提高主要是因为多孔α-Fe2O3椭圆球能够提供多孔隧道结构来促进电子和锂离子的迁移，缩短了锂离子扩散的路径和在重复的充放电过程中保持了α-Fe2O3结构的稳定性。