在这个倡导绿色的时代,为了避免温室气体效应的问题以及传统能源开采带来环境污染,锂离子电池(Lithium Ion Batteries,LIBs)作为“绿色”能源具有比容量大、形状可调、功率密度高等优点在小型电子产品、电动汽车等多个行业领域都得到了广泛应用。锂离子电池的核心是它的电极材料,电极材料的优劣主要在于其结构稳定性、比容量高低、是否绿色环保等指标,目前商业化的负极材料主要有石墨材料,而稀土金属有机框架材料(Ln-MOFs)是一种有机与无机相结合的含稀土金属离子的晶态材料,这种材料不仅多孔且结构与形貌可调,用作锂离子电池电极材料具有相当大潜能。本文利用水热合成法制备出三种含稀土-锂双金属的配位聚合物和一种稀土配位聚合物以及相关衍生物,研究了含稀土-锂双金属的配位聚合物及衍生物作为锂离子电池电极材料的相关电化学性能,具体研究工作内容如下:(1)选用苯四酸为配体,以稀土铈、镨、镧为主要配位中心,通过水热合成方法成功制备出了四种不同结构的新型稀土金属配合物(CeLipma、PrLipma、LaLipma、Cepma),其中三种是含稀土-锂双金属配位聚合物。运用单晶X射线衍射仪(S-XRD)、电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)等测试办法来分析这4种不同的新型稀土金属配合物的结构、形貌和组成。将含锂的稀土配合物作为负极材料在手套箱中组装成纽扣电池后,测试电池性能。其中含稀土铈与锂双金属配位聚合物的性能最突出,在100mA/g的电流密度条件下进行充放电循环,CeLipma随着循环圈数的增加比容量上升,可达800mAh/g,50个循环后,容量保持率大小为91.4%。(2)以柚子皮为原料,采用三种不同方法适度热解柚子皮进而获得多孔炭材料,用作负极材料组装成纽扣电池,并在100mA/g的电流密度下进行充放电循环测试,进而比较了得到的三种多孔炭材料的电化学性能。我们发现真空处理的炭材料(S1)具有接近于石墨的放电比容量。其比表面积大小为464.95m~2/g,孔径为82.2nm。(3)将制备的生物炭(S1)以不同质量比例在水热条件下与CeLipma进行复合。得到了CeLipma0.05C、CeLipma0.1C、CeLipma0.15C三种复合材料样品。使用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)等测试方式对这三种含有稀土元素的样品进行物相、形貌、组成等分析,并将三种样品做成纽扣电池在100mA/g的电流密度下做充放电测试。其中Celipma0.05C性能突出且稳定,100个周期循环测试后的Celipma0.05C比容量是494.3mAh/g。(4)将性能突出的铈-锂双金属配位聚合物材料进行改性。在加热温度分别为400℃、500℃、850℃,将CeLipma在空气中烧结4h,得到相应的产物,分别命名为CeLipma400、CeLipma500、CeLipma850。使用XRD、SEM、EDS等测试方法分析这三种样品的形貌和组成,并将三种样品做成纽扣电池在100mA/g的电流密度下进行充放电测试。发现CeLipma850形貌呈现多孔状,在电化学测试中,400个循环后CeLipma850比容量是206mAh/g,表现出了良好的电化学性能。