步入21世纪后,锂离子电池的发展更为突飞猛进,以其轻便、环保等优势快速占领便携式电子设备市场,并逐步发展为新能源电动汽车和混合动力汽车的理想动力电源。目前,石墨是商业化应用最广泛的锂离子电池负极材料,但其理论容量（372 mAh/g）较低,已无法满足锂离子电池在现代生活中日益增长的应用需求。开发高容量、高稳定性的新型负极材料对锂离子电池具有重要意义。Fe₃O₄由于具有较高的理论容量（926 mAh/g）、地球储量丰富、成本低、无毒等优点受到了广泛的关注。但Fe₃O₄材料在锂离子嵌入/脱嵌过程中发生了较大的体积变化和严重的的结构破坏,导致其容量衰减严重,循环性能差。为了解决这些问题,研究人员提出了许多有效的方法来改善Fe₃O₄材料的性能。一种有效的方法是合成具有特殊形貌和结构的材料。另外一种方法是制备Fe₃O₄与碳复合材料来保持结构稳定性,提高材料的导电性。近年来,金属硫化物具有较高的理论容量,在能源器件领域得到了广泛的应用。硫化物也倾向于表现出比相应氧化物更好的稳定性和初始库仑效率。因此,我们希望通过合理的结构设计,结合Fe₃O₄和FeS_x的优点,制备出具有优良电化学性能的LIBs复合电极材料。本论文的具体工作主要包括以下两个部分:（1）我们通过水热法以硝酸铁为唯一的铁源,乌洛托品提供羟基和碱性条件,超纯水为反应溶剂,升华硫为硫源,成功地制备出了Fe₃O₄/FeS复合材料。Fe₃O₄/FeS复合材料具有八面体结构,可以有效缓解Li⁺在材料中嵌入/脱嵌过程中引起的体积膨胀和团聚现象。此外,表征结果表明,FeS的存在降低了电解质的分解,增加了电子导电性,稳定了固体电解质界面膜。电化学测试结果表明,Fe₃O₄/FeS复合材料作为锂离子电池负极材料时具有优异的循环性能和倍率性能,在0.1C下循环100次后比容量为530.7 mAh/g,而纯Fe₃O₄材料在0.1 C下循环100次后,比容量仅为217 mAh/g。（2）在上述研究的启发下,我们尝试设计并通过水热法制备一种新颖的Fe₃O₄/FeS与碳材料的复合物,进一步提高材料整体的导电性,从而达到进一步提高储锂性能的目的。与其他导电材料相比,石墨烯及其衍生物具有更高的导电性、优异的化学稳定性和结构灵活性。但在水热反应过程中,石墨烯片层由于分散性较差,容易发生团聚,大大的降低了石墨烯的比表面积,这将阻碍电解液的浸润和电子的传输;因此我们考虑在Fe₃O₄/FeS材料中引入石墨烯的衍生物。值得注意的是,氧化石墨烯易于分散,在水热反应中经还原可以重建sp²结构并获得出色的导电性。据此我们采用一步水热法制备了Fe₃O₄/FeS-还原氧化石墨烯（Fe₃O₄/FeS/rGO）复合材料,这是一种新型LIBs负极材料。Fe₃O₄/FeS/rGO复合材料表征结果表明,rGO均匀地沉积在Fe₃O₄/FeS八面体颗粒上,二者之间具有很强的协同作用。优良的结构设计可使Fe₃O₄/FeS/rGO复合材料具有较高的可逆容量（在0.1 C电流密度下循环50次后,放电比容量为744.7 mAh/g）和优异的倍率性能。这种优异的电化学性能可归因于rGO的导电网络提高了复合电极的导电性,并且抑制了Fe₃O₄/FeS粒子在充放电过程中的聚集和粉碎。此外,Fe₃O₄/FeS/rGO电极表面覆盖着一层SEI薄膜,Fe₃O₄/FeS颗粒的八面体结构仍然清晰可见,表明复合电极具有良好的界面稳定性。我们相信这种复合结构的设计将为进一步研究LIBs中的其他过渡金属氧化物提供一个新的视角。