在能源危机和环境污染的严重挑战下，电动汽车的发展在世界各国都给予了高度的重视。SnO2负极材料在目前研发的负极材料中，由于低嵌锂电压、高嵌锂容量，环境友好等优点被视为一种极具潜力的新一代动力电池负极材料。但是SnO2负极材料存在循环寿命较差和大电流充放电性能差等问题，限制了其商业化应用。为此本文对SnO2电极的嵌锂行为进行了量化计算，可以更具体直观地理解SnO2电极发生巨大体积膨胀的内因。在计算结论的基础上对SnO2材料进行性能的改进和提高，对SnO2材料进行掺杂、制备特殊形貌的SnO2材料以及特殊形貌的SnO2基复合材料，对它们的电化学性能进行研究，分析其性能提高的影响机理，为获得高性能SnO2基材料提供有价值的指导。利用第一性原理计算方法研究了SnO2负极材料在嵌锂过程中形成的晶态LixSn的电子结构、几何结构等微观变化。结果表明，SnO2材料被还原为Sn单质后，在锡与锂合金化过程中，随着嵌锂浓度的增加，晶态锡逐渐发生相变转化为LixSn，都表现出金属导电性质。LixSn在费米能级附近的电子呈现出不同的波动值，说明不同嵌锂浓度的LixSn有不同的电子传导性，这是由于不同晶体结构所具有的混合轨道的不同所引起的。Sn、Li2Sn5、LiSn和Li22Sn5在费米能级处的N(EF)值分别对应1.01、5.18、3.71和24.26states/eV，嵌锂相具有高的导电性就可以较容易地形成稳定的SEI膜和电荷传输，从而提高循环性能。但是通过计算LixSn的几何结构可知Li22Sn5的体积膨胀系数最大(343%)。由此可见，对于提高其循环性能来说，LixSn合金化合物高的导电性和大的体积膨胀是相互制约的一对矛盾。在嵌锂行为分析的结论上，考虑到提高材料的电子传导率，研究Ni、W掺杂对SnO2材料电化学性能的影响。Ni、W掺杂后，抑制了SnO2晶粒的增大，提高了SnO2的导电性，掺杂W的效果更明显。在循环前期电极粉化较少，电极完整性保持较好的时候作用不明显；在后期当电极遭受巨大体积膨胀裂纹较多粉化较严重时候，高导电性能够更好的保持电极本身的电子传导，从而延长循环寿命。通过Mott-Schottky测试研究了电极在脱嵌锂循环过程中SnO2的状态，证实了中间产物Li2O催化分解反应的部分可逆现象。对水热法制备特殊形貌SnO2微球的工艺进行了优化，制备了实心SnO2微球、中空SnO2微球和部分核壳结构的SnO2中空微球，并对这三种形貌的SnO2材料进行电化学性能的对比研究，揭示影响SnO2电极循环性能的因素。研究发现，实心SnO2微球电极首次放电容量为842.1mA h g1，循环48次后可逆容量保持在386.5mA h g1；中空SnO2微球电极的首次放电容量为996.5mA h g1，循环65次后可逆容量保持在406.5mA h g1；部分核壳结构的SnO2中空微球电极的首次放电容量为688.8mA h g1，循环100次后可逆容量保持在374.2mA h g1。结果说明中空结构的材料对于循环性能的提升有很大优势；部分核壳结构的SnO2中空微球电极的放电容量并不高，但是循环性能最好，这应该主要归因于不完全的空心核壳结构内部的微腔缓冲了巨大的体积膨胀，同时，核壳的相互支撑加强了在脱嵌锂过程中的结构稳定性。进一步观察发现，热处理后样品的充电电压平台比未经过热处理的充电电压平台高0.05V左右，随后的放电电压却比未经过热处理的电压稍低。充电电压的增加以及放电电压的降低扩展了材料脱嵌锂的有效电压范围，便利了电极材料脱嵌锂的反应，增大了电极的脱嵌锂容量。在中空SnO2微球的基础上，设计并制备了不同的中空SnO2核壳复合材料。中空SnO2/B2O3核壳复合材料尤其是含B2.1wt%复合材料在160次充放电后容量仍保持在622.7mA h g1，3900mA g1(5C)下的容量保持在528.6mA h g1以上。循环性能的提升是因为微球表面的非活性B2O3壳层缓冲了巨大的体积变化和纳米颗粒的团聚，同时，内部的空间也一定程度上容纳了一部分体积变化；倍率性能的提升归因于B原子由于自身的电子缺陷，降低了电荷传递阻抗，意味着离子传导率的提高。中空SnO2/21wt%PPy核壳复合材料电极在100次循环后的可逆容量保持在448.4mA h g1；中空SnO2/17wt%rGO/21wt%PPy三元核壳复合材料电极在100次循环后的可逆容量保持在647.8mA h g1；在电流密度为3900mA g1(5C)时，三元复合物所展现的可逆容量仍在117.6mA h g1之上。通过CV曲线计算了三种复合材料各自的Li+的扩散系数，分别为4.5×108cm2s1，7.4×109cm2s1，1.8×10-8cm2s1，都比中空SnO2微球电极的Li+扩散系数1.2×109cm2s1大，也解释了倍率性能优异和电化学性能提升的原因，为SnO2负极材料的实用化提供了指导和借鉴。