本论文主要从改善电极材料的电导率出发,创新性地通过制备多孔结构钒基电极材料以达到提高材料电化学性能的目的。本文对材料结构设计、晶体生长、电化学性能等进行了系统研究,并优化了材料作为锂离子电池正负电极的电化学性能,取得了一系列有意义的研究成果:（1）为克服磷酸钒锂离子/电子电导率低的瓶颈,我们设计制备了碳修饰多孔Li₃V₂（PO₄）₃/C纳米球和三维双连续通道Li₃V₂（PO₄）₃/C电极材料,两者都具有明显的多孔结构,并由小颗粒堆积而成。小颗粒表面包有均匀碳层,同时颗粒之间由连续的碳网相互连接。这两种电极材料作为锂离子电池正极材料表现出优异的倍率性能和循环稳定性。设计合成的三维双连续通道Li₃V₂（PO₄）₃/C电极材料还具有高低温性能优异的特点:在60°C条件下,该材料在20 C电流密度下的放电比容量高达130 mAh/g,循环1000次后容量保持率为85%;在-20°C低温条件下,材料的首次放电比容量可以达到106.2 mAh/g（1 C充电/5 C放电）,450次循环后容量保持率仍可达88%。我们通过设计构筑三维多孔结构获得了电化学性能优异的磷酸钒锂电极材料,这也为发展新型高效长寿命的锂离子电池电极材料提供新思路。（2）为提高LiMnPO₄离子/电子电导率,我们采用简单的溶胶凝胶法结合固相烧结法制备出三维多孔nLiMnPO₄·（1-n）Li₃V₂（PO₄）₃/C（n=1,0.8,0.6,0.4,0.2）复合材料。我们通过比较不同电流密度下电极材料的容量和循环稳定性对电极材料的电化学反应机理进行了探索。0.6LiMnPO₄·0.4Li₃V₂（PO₄）₃/C表现出优异的电化学性能。该材料在20 C高电流密度下（0.5 C电流密度下先活化10次）的首次放电容量为103 mAh/g,循环3000次后仍可达到70 mAh/g,容量保持率为68%,次衰减率仅为0.013%。测试结果说明0.6LiMnPO₄·0.4Li₃V₂（PO₄）₃/C电极材料具有非常优异的倍率性能和循环性能,是非常理想的锂离子电池电极材料。（3）针对金属氧化物负极材料在电化学过程中体积变化大而导致容量快速衰减的问题,我们制备了介孔Co₂V₂O₇纳米片和内连续中空介孔Co₃V₂O₈纳米球,通过原位XRD技术对电极片的电化学反应机制进行了探索和分析,并且通过对不同反应条件下样品的形貌和物相对比分析对材料生长机理进行了探索。两种材料均具有优异的倍率性能和循环稳定性。在5 A/g电流密度下,介孔Co₂V₂O₇纳米片的首次放电容量为677 mAh/g,循环900次后仍有441 mAh/g。内连续中空介孔Co₃V₂O₈纳米球在10 A/g电流密度下的第二圈可逆放电容量为470 mAh/g,循环300次后材料的放电容量为423 mAh/g,容量保持率为90%,次容量衰减率仅为0.035%。以上研究为优化二元金属氧化物的电化学性能开拓了新思路。