近年来,随着以锂离子电池为电源或动力源的便携式电子设备、混合动力汽车和电动汽车的快速发展,锂离子电池材料已成为研究热点。目前商业化的锂离子电池负极材料一般为石墨或者其他碳材料,但此类材料的比容量较低（372 m Ah/g）、倍率性能较差。因此,设计出大容量、高倍率性能、长循环新型高效的锂离子电池负极材料具有重要的研究和应用价值。本文以纳米Si和Fe₂O₃纤维为研究对象,围绕提高锂离子电池比容量、倍率性能和循环性能,设计合成了新型高效的锂离子电池负极材料。具体研究内容如下:1.以纳米Si为核心,多巴胺为碳源,通过原位聚合法在Si表面包覆聚多巴胺,再碳化处理得到Si@C复合材料,组装成扣式电池并研究其电化学性能。结果表明,制备的Si@C复合材料具有明显的核壳结构。在0.1 A/g电流密度下,20次循环后这个复合材料的可逆比容量仍然有956.3 m Ah/g,容量保持率为61.34%,高于纯纳米Si材料的比容量和循环性能。2.以纳米Si为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,在Si表面包覆SiO₂;再以多巴胺为碳源,通过碳化处理在SiO₂表面包覆一层碳;最后,HF刻蚀SiO₂得到Si@void@C复合纳米颗粒,组装成扣式电池并研究其电化学性能。结果表明,纳米Si与碳壳之间具有非常明显的空隙,空隙厚度约为15 nm。在0.1 A/g电流密度下,20次循环后可逆比容量仍然有2336.59 m Ah/g,容量保持率为75.5%,高于纯纳米Si和Si@C材料的比容量和循环性能。3.以PVP/FeCl₃溶液为前驱体,采用静电纺丝技术制备出PVP/FeCl₃纳米纤维,然后热处理得到Fe₂O₃纳米纤维,组装成扣式电池并研究其电化学性能。结果表明,纤维直径最小的Fe₂O₃纳米纤维的循环性能和倍率性能最佳。在0.1 A/g电流密度下具有827.3 m Ah/g的可逆容量,在2 A/g电流密度下循环70次仍然有439.1 m Ah/g的放电比容量,高于Fe₂O₃颗粒的比容量、倍率性能和循环性能。4.采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,并与Fe₂O₃纳米纤维复合,得到Fe₂O₃/GO复合物,再经过光波还原技术得到Fe₂O₃/rGO复合材料,组装成扣式电池,并研究其电化学性能。结果表明,直径越小的Fe₂O₃纳米纤维与rGO复合的越好,表现出的电化学性能更优异。在0.1 A/g电流密度下具有1180.69m Ah/g的放电比容量,高于Fe₂O₃理论比容量（1007 m Ah/g）;在5 A/g电流密度下循环1000次后容量为411.09 m Ah/g,容量保持率为94.92%,具有比Fe₂O₃纳米纤维更高的比容量、倍率性能和循环性能。