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负极材料是制约锂离子电池发展的一大关键因素,亟待开发出具有高容量、高倍率、长寿命的新型锂离子电池负极材料。过渡金属氧化物由于具有远高于传统石墨负极的理论容量、更安全的充电电位以及较大的相对密度而受到电化学领域科研工作者们的关注。其中,锰氧化物具有安全性好、锰矿储量丰富、克容量较高和环境破坏小的优点,而锰金属氧盐因具有多样性的金属离子及丰富的离子价态,也得到越来越多的关注。然而,与大多数金属氧化物一样,其存在着体积膨胀/收缩系数较大、易团聚粉化、大电流循环性能较差等亟需解决的缺陷。本文在综述了国内外锰氧化物研究进展的基础上,对MnO作了结构改性研究,并首次研究了水合Na-Mn-O材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。本论文以MnO2纳米棒为前驱体,采用有机酸辅助冷冻干燥法及高温还原过程构筑了双碳包覆MnO纳米棒,并通过高温烧结辅以碱刻蚀得到Na0.55Mn2O4?H2O纳米晶。采用多种测试手段表征了双碳包覆MnO纳米棒及碳包覆Na0.55Mn2O4?H2O纳米晶的形成机理及电化学性能,并探讨了其储锂机制和结构对电化学性能的影响。本文的主要研究成果如下:(1)采用液相合成结合氢气一步还原法制备了双碳包覆MnO三维导电网络结构。此外,采用高温固相法及碱刻蚀手段得到具有高容量和优异的循环性能的水合Na-Mn-O纳米晶。通过多种测试手段对所制备材料的物相、形貌、结构以及化学状态等进行了系统表征。(2)双碳修饰MnO三维网络结构相比于一维MnO纳米棒而言,显示出更加优异的储锂性能。其在100 mA g-1的电流密度下,充电比容量高达1165.3mAh g-1;在4000 mA g-1的电流密度下,循环4000圈后其比容量仍有471.3mAh g-1,容量保持率高达93.5%。此外,新型水合Na-Mn-O材料首次作为锂离子电池负极材料,也展现出优异的电化学性能:在100 mA g-1的电流密度下表现出1015.5 mAh g-1的高容量;在4000 mA g-1的电流密度下,进行2000次放电/充电循环之后,比容量仍高达546.8 mAh g-1。(3)对于双碳修饰的MnO三维结构,其锂化和脱锂行为表明,Mn2+进一步氧化为Mn4+和表面赝电容有助于增强可逆比容量;从MnO纳米棒到纳米虫状结构,再到纳米颗粒的结构重建实现了更快的转化反应动力学。突出的循环稳定性则归因于双碳组合修饰结构,其能够有效地缓解体积变化及MnO的聚集和溶解。对于新型的水合Na-Mn-O纳米晶材料,通过微分容量曲线和非原位XPS表征了充放电过程中的Mn价态变化过程,探讨了储锂机制;通过对不同充放电状态下的材料进行非原位XRD表征,首次探讨了结晶水在电化学循环过程中的状态及功能。