高性能锂离子电池对可持续能源具有很重要的意义,因此新型高性能负极材料被广泛关注和研究。近年来,铌基材料因其相对高的比容量和优秀的循环性能被认为最有潜力的锂离子电池负极材料之一。其中被研究最多的是TiNb₂O₇,也被尝试应用在商业电极中。但是TiNb₂O₇的倍率性能较差,这点还没有得到很好的解决。因此本论文开始探索新型负极材料铌酸钾(K₂Nb₈O₂₁)和铌酸钡(BaNb_3.6O₁₀)。在此,本工作将围绕着K₂Nb₈O₂₁的微米管和纳米管之间的合成方法和电化学性能方面的对比,和BaNb_3.6O₁₀纳米线的合成、性能和嵌脱锂机理相关的研究。首先,本文采用静电纺丝法合成直径约为2μm和内径约为500 nm微米管的K₂Nb₈O₂₁。通过改变流速、电压和升温速率等合成条件得到直径约为160 nm和内径约为40 nm纳米管的K₂Nb₈O₂₁。在电化学测试中发现,K₂Nb₈O₂₁纳米管相较于微米管显示了更加优异的电化学性能。K₂Nb₈O₂₁纳米管在100 mA g^-1时的首圈比容量为335 mAh g^-1并且500圈后仍有87.6%的容量保持率;在1000mA g^-1时的首圈比容量为213 mAh g^-1并且5000圈后仍有80.3%的容量保持率;在CV、EIS、GITT测试结果中具有很高的Li⁺扩散系数。这样优异的性能归因于纳米管带来的短的锂离子扩散路径。最后利用原位XRD和非原位的XPS技术,证明了良好结构稳定性和电化学可逆性。其次,本文采用了同样的静电纺丝法合成了BaNb_3.6O₁₀纳米线,并对其不同负载量的循环性能、相对于正极材料LiMn₂O₄的全电池性能和嵌脱锂机理有更深层次的研究。在1.5 mg cm^-2负载量和100 mA g^-1下,BaNb_3.6O₁₀纳米线展现出了263.8 mAh g^-1的比容量。同时在1000 mA g^-1时循环5000圈仍有60%的容量保持率。在负载量从1.5 mg cm^-2到7.5 mg cm^-2下,也展现出了相似的可逆容量。最后利用原位XRD和原位TEM结合理论计算,得出了BaNb_3.6O₁₀纳米线结构的循环稳定性和高度的电化学可逆性。并且其充放电嵌脱锂过程分为三个阶段,分别是两个固溶体过程和一个两相共存过程。