随着当今时代和新能源材料的快速进步与发展,当前商用石墨较低的理论比容量(372 m Ah·g^-1)与能量密度已经满足不了其在众多领域的应用要求。对于碳基材料,进行杂原子（N、P、S、B等）掺杂可以有效增加材料缺陷,提高其储锂能力。而过渡金属氧化物Fe₃O₄由于其极高的理论比容量也成为负极材料的热门选择之一,通过形貌的纳米化以及与碳材料复合,可以有效改善其体积膨胀效应,增高比容量以及循环寿命。本文研究了杂原子掺杂碳材料以及Fe₃O₄/C复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能,主要研究内容如下:（1）首先通过限域模板法,使用二氰二胺作为中间模板,葡萄糖作为碳源,通过简单的热处理工艺,制备了氮掺杂石墨烯材料NG,与氮磷共掺杂石墨烯材料NPG。所制备石墨烯材料为单层和多层石墨烯交错堆叠形成,具有大的比表面积和较多的孔隙结构,并具有优秀的电化学性能,与NG材料相比,双原子掺杂的石墨烯材料NPG具有更好的电化学性能,在100圈循环的比容量均高于780m Ah·g^-1。同时其在5 A·g^-1的大电流密度下的比容量也可以达到415.2 m Ah·g^-1。（2）废弃烟头的主要成分是醋酸纤维,通过对其回收清洗后并进行碳化,可以获得无定形碳颗粒,在使用硫脲溶液对烟头浸润后进行碳化,由于硫脲的盐蚀作用以及其自身含有的S、N元素,可以获得硫氮掺杂的多孔碳材料CBC。无定形碳由于其较高的层间距,其比容量可达到450 m Ah·g^-1,硫氮共掺杂的碳材料则表现出更高的比容量,材料的初始容量可以达到845 m Ah·g^-1,并在100次循环后其比容量仍可保持在661 m Ah·g^-1。（3）通过溶剂热还原法制备了Fe₃O₄粒子,并通过在前体中加入碳材料CBC与NG,合成两种Fe₃O₄/C复合材料Fe₃O₄/CBC与Fe₃O₄/NG,Fe₃O₄粒子负载于碳材料的表面与层隙中。电化学性能表征显示,Fe₃O₄具有1296 m Ah·g^-1的首圈放电比容量和886.4 m Ah·g^-1的充电比容量,而体积膨胀效应会导致比容量降低;Fe₃O₄/CBC初始放电比容量(1872.9 m Ah·g^-1)和充电比容量(1175.7 m Ah·g^-1)均是较高水平,但是大的粒径造成快速衰减;Fe₃O₄/NG的比容量稳定在1350m Ah·g^-1以上,并且在50圈的循环中未发生衰减,石墨烯与Fe₃O₄的储锂机制协同效应使其获得较高的比容量,并且石墨烯材料在Fe₃O₄发生体积膨胀时具有缓冲作用,因此维持了其循环稳定性。本文共有图37幅,表7个,参考文献115篇。