随着可再生能源需求的增加和新能源汽车的发展,开发具有高容量、长循环寿命、快速充放电和安全性好的锂离子电池电极材料成为了近年来的研究热点。相对于传统的碳负极材料,钴基氧化物由于具有较高的理论容量,受到研究者的广泛关注。但是导电性差、体积膨胀严重以及成本高等缺点限制了其实际应用。针对以上问题,本文采用导电性更好并且成本更低的铜部分取代氧（硫）化物中的钴,通过纳米化和复合化的策略,构筑了三种具有不同微结构的铜钴二元金属氧（硫）化物负极材料。对所制备材料的物理化学性质进行了全面表征,深入研究了其电化学行为。采用溶剂热方法合成了具有介孔的CuCo₂O₄纳米颗粒。改变前驱体的煅烧温度,可以对CuCo₂O₄的平均孔径大小进行调控。更大的平均孔径不但提供了更为充足的传质通道,促进了电极反应的进行,而且为电极材料在充放电过程中的体积变化提供了充足的缓冲空间,减小材料内部应力,从而提高了电极结构稳定性和循环性能。在500°C下煅烧所得CuCo₂O₄纳米颗粒孔径达到13.2 nm,表现出更为优异的循环和倍率性能。在0.2 A g^-1的电流密度下经过100次充放电循环后,放电容量仍可保持在543 mAh g^-1。在0.1、0.2、0.5、1.0和2.0 A g^-1的电流密度下,放电容量可以分别达到894、754、587、436和256 mAh g^-1。采用溶剂热方法,以硫代乙酰胺为硫源,在石墨烯表面负载得到CuCo₂S₄纳米颗粒,同时可实现对石墨烯的N/S共掺杂,获得CuCo₂S₄@N/S共掺杂石墨烯复合材料。石墨烯可以有效地分散CuCo₂S₄纳米颗粒,抑制其在电极反应过程中的团聚,并提高负极材料的导电性。另一方面,CuCo₂S₄纳米颗粒可有效地阻碍石墨烯片层之间的堆叠,因此复合材料具有更好的结构稳定性。进一步对反应机理进行研究发现,该复合材料优异的高倍率性能表现出明显的电容储锂特性。这种电容储锂效应有效地提高了材料的倍率性能,使其在20 A g^-1的高电流密度下,依然可以发挥出328 mA h g^-1的放电容量。采用混合醇溶剂热方法,制备得到CuCo₂O₄纳米空心球,在CuCo₂O₄纳米空心球表面修饰3-氨丙基三甲氧基硅烷,通过静电自组装与氧化石墨烯复合。在体系中添加硫脲,一方面通过离子交换将CuCo₂O₄转化为CuCo₂S₄,另一方面对石墨烯进行原位N/S共掺杂,最终得到空心CuCo₂S₄纳米球@N/S共掺杂石墨烯。其中,空心结构的内部空间能够缓解电极材料在充放电过程中所产生的体积变化,其薄壳层可以有效增大电极材料与电解液的接触面积,并缩短锂离子的扩散路径长度。N/S共掺杂石墨烯提高电极材料电导率的同时,能够进一步稳定材料结构。得益于以上结构特点,空心CuCo₂S₄纳米球@N/S共掺杂石墨烯复合材料表现出更为优异的储锂性能。在2 A g^-1的电流密度下,经过600次充放电循环后,仍然能够保持541 mA h g^-1的放电容量。在0.2、0.5、1、2和5 A g^-1的不同电流密度下,分别可以获得902、799、748、659和527 mA h g^-1的放电容量。