近年来,可充电的锂离子电池作为优异的二次绿色能源得到了广泛的研究和应用。随着便携式电子设备的发展,传统的石墨负极已经无法满足锂离子电池的市场需求,而负极材料对锂离子电池的性能有着较大的影响。因此,探索新型的高容量和高循环稳定性的负极材料成为了研究者们重要的研究方向。过渡金属氧化物由于具有比石墨高2-4倍的容量和环境友好等优点而受到广泛的关注,但是由于它们存在导电性差和体积膨胀等严重问题也受到了一定限制。将过渡金属氧化物设计成纳米结构单元或者将其与碳纳米材料构成复合材料成为了有效的解决途径,目前面临的困难是进一步寻求较好的负极材料和适宜的合成方法,从而降低工艺制备的成本和难度以实现其大规模应用。此外,设计和开发兼具柔性、轻便性和安全性于一体的电极材料也成为了下一代锂离子电池的发展趋势。本论文主要通过制备多孔的过渡金属氧化物和碳纳米复合材料并用于锂离子电池负极。具体的研究内容主要包括以下三个工作:1.采用廉价的丝瓜络碳材料（LSC）为基底,通过水浴合成和煅烧法将花状CoO均一地生长在多孔LSC的表面和孔洞中而得到CoO/LSC纳米复合材料。该制备方法简单、成本低廉、易于大规模合成。在电池的充放电过程中,多孔碳可以有效地缓解CoO的体积应力,增加导电性。在电流密度为0.2 A g^-1时,依然能保持781 mAh g^-1的放电比容量,远大于传统的石墨,表现出优异的循环性能和倍率性能。这种材料为废弃生物质的废物利用提供了一个广阔的研究思路。2.以铁-金属有机框架（Fe-MOF）为自牺牲模板,先通过油浴过程将Fe-MOF均匀地负载在氧化石墨烯的表面,接着用新颖独特的三乙胺燃烧法将Fe-MOF转化为碳层包裹的Fe₂O₃/Fe₃O₄纳米颗粒,同时也将氧化石墨烯还原为石墨烯（G）泡沫形成Fe₂O₃/Fe₃O₄@C/G纳米复合材料。通过扫描电镜和透射电镜等表征可以证明,多孔的Fe₂O₃/Fe₃O₄@C八面体均匀地附着在石墨烯泡沫的表面。多孔结构不仅缓解了Fe₂O₃和Fe₃O₄的体积形变,也能够有效地增加与电解液的接触面积。石墨烯泡沫的形成还增加了材料的比表面积和导电性。该材料应用于锂离子电池负极材料时,在5 A g^-1的大电流密度下循环400圈后,可逆放电比容量依然能维持635 mAh g^-1,表现出优异的电化学性能。这种多孔Fe₂O₃/Fe₃O₄@C/G纳米复合材料具有潜在的应用前景,独特的制备方法也有望为制备金属氧化物和碳的复合材料提供了一种新途径。3.三聚氰胺泡沫成本低廉,而且含有大量的氮元素。经过碳化后依然具有柔性。本工作将通过三乙胺燃烧法形成的Co₃O₄纳米棒垂直生长在氮掺杂的碳泡沫（NCF）表面上而形成NCF/Co₃O₄纳米复合材料。在燃烧过程中,三聚氰胺泡沫前驱体能够成功转化为碳泡沫,其柔性依然保持,不受影响。形成的棒状Co₃O₄具有较高孔隙率,有利于阻止在充放电过程中的体积变化,同时氮掺杂的三维碳泡沫作为基底为Co₃O₄的高负载量提供了良好的条件,同时也增强了电子传输速率和直接的电接触。该材料可以直接用做无粘结剂的自支撑电极,在1 A g^-1时,放电容量依然保持576 mAh g^-1,证明在高负载量下依然拥有优异的循环性能,在一定程度上消除了传统电极因惰性材料的添加而导致的电荷传输阻抗低和易分离的问题。