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随着便携式电子设备和电动汽车等应用领域日益增长的需求,研发高电容量和倍率性能以及长循环寿命的锂离子电池负极材料成为重要挑战。过渡金属氧/硫化物因具有相对较高的理论比容量受到广泛关注,但是在锂离子电池不断充放电过程中,由于金属氧/硫化物会不可避免地出现严重的体积膨胀和导电性差等普遍性问题,最终导致极差的循环稳定性能和倍率性能。主要的解决方法之一是将其与碳材料复合。与其他碳材料相比,石墨烯具有单原子层厚度,高电子迁移率、优异导电性能等优势而广泛应用于与过渡金属氧化物/硫化物复合,成为电化学储能和能源转换的主流材料。本文通过水滑石前体法成功制备石墨烯/三维石墨烯气凝胶分别负载过渡金属复合物(Mno.25Co0.75O、NiCo2S4/Ni0.96S),作为锂离子电池电极材料表现超高的比电容量、优异的倍率性能以及循环稳定性能。论文的主要内容和创新点如下：(1)石墨烯负载氧化物固溶体(Mn0.25Co0.75O/G)负极材料：采用成核晶化隔离法制备出CoMn-LDH/GO前体,再通过焙烧处理得到石墨烯负载双金属固溶氧化物(Mn0.25Co0.75O/G)纳米复合材料。非原位XRD谱图记录了在350℃～600℃焙烧温度范围内,自前体CoMn-LDH到产物Mn0.25Co0.75O的拓扑相变过程。在550℃之前,CoMn-LDH首先被还原成CoO相,当温度大于550℃时,Mn元素掺杂进入CoO的晶格,形成Mn0.2sCo0.75O固溶体。HRTEM元素分布图和XPS进一步证明我们成功制备出Co、Mn双金属在原子级别上高度分散的氧化物固溶体Mn0.25Co0.75O。电化学测试结果表明,Mn0.25Co0.75O/G复合材料在电流密度100mA g-1下,循环100圈之后比电容量仍能保持980 mA h g-1,尤其是在大电流密度2A g-1下,超长循环1300圈之后比电容量上升到1087mA h g-1。(2)石墨烯气凝胶负载复合金属硫化物(NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA)负极材料：以NiCo-LDH水滑石为前体,通过两步水热法制备了三维石墨烯气凝胶负载两相双金属硫化物NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA.电化学测试结果表明,NiCo2S4/Ni0.96S/3DGA在电流密度100 mAg-1下,循环200圈之后的比电容量维持在965 mA h g-1,在大电流密度l Ag-1,完成800圈的超长循环后比电容量平稳维持620 mA h g-1。三维石墨烯气凝胶的优势在于材料轻质、多孔以及比表面积高、暴露的电化学活性位点多且能够提供更多的离子及电子扩散通道。