化石能源在目前电力供给中发挥重要作用,但由于污染和不可再生的特点,亟需提升光伏、风能和水电等可再生能源在能源结构上的所占比重,这需要高性能的储能设备收集这些间歇性的可再生能源。其中,锂离子电池凭借多方面优势从众多的储能设备中脱颖而出。随着储能市场需求规模的增加,开发更高能量密度和更长使用寿命的锂离子电池成为趋势。然而,受目前商用正负极材料的限制,难以进一步提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。特别是对于石墨负极材料,目前的提升策略已经逼近石墨的理论容量极限,因此必须寻找新的负极材料以满足高性能锂离子电池的制造要求。本文在众多负极材料中选择了氧化铋（Bi2O3）和二氧化钒（VO2）两种转换型负极材料,他们兼具理论比容量高和资源丰富的优点,具有广阔产业化前景。但是其在实际应用过程中不尽人意,尤其是在实际容量和循环次数上远低于预期。本论文从结构设计和调控制备方法入手,旨在提高Bi2O3和VO2转换型负极材料的储锂性能,并揭示复合材料储锂性能提升的关键因素,突出了转换型负极复合材料在未来构建先进锂离子电池上的巨大潜力。主要研究内容如下:（1）采用简单的化学鼓泡法,设计并成功制备出氮掺杂的蜂窝状碳基质包覆Bi2O3/Bi纳米颗粒（Bi2O3/Bi@NHPC）的复合材料。通过调整原料比例,对复合材料的结构和组成含量进行控制,并利用结构表征和电化学分析等方法,阐明了Bi2O3/Bi@NHPC储锂性能提升机制。结果表明,受益于碳基质与纳米颗粒良好的相容性,复合材料具有快速的锂离子扩散系数和电容性储能行为。Bi2O3/Bi@NHPC-1.6表现出稳定的放电容量(1 A g-1下保持约400 m Ah g-1稳定容量)和超高倍率性能(10 A g-1下实现258 m Ah g-1可逆容量)。并且在5 A g-1下循环2000次后提供78%的出色循环保持率。Bi2O3/Bi@NHPC-1.6出色的储锂性能同样在全电池中得到体现,经过900次循环后仍可保持166 m Ah g-1的容量。（2）在引入Ti3C2纳米片的基础上,设计并制备了由一维VO2纳米管（VO2-NTs）和二维Ti3C2纳米片组成的多维结构VO2-NTs/Ti3C2复合材料。通过表征、电化学分析和密度泛函理论计算等手段,研究了VO2-NTs/Ti3C2的结构、电化学行为和电子性质,并建立其与储锂性能提升的本征关联。分析证实VO2-NTs/Ti3C2具有赝电容储能行为,以及更好的应力控制能力。两组分之间稳固的V-O-Ti键合模式促进VO2-NTs与Ti3C2电荷转移,带来循环容量的显著提升。用作锂离子电池负极材料时,VO2-NTs/Ti3C2显示出超高的可逆容量(1 A g-1下可达1425 m Ah g-1),优异的循环性能(5 A g-1下循环2000次提供516 m Ah g-1容量)和卓越的倍率性能(10 A g-1时为703 m Ah g-1)。