开发高能量密度负极材料是提升锂电池性能的研究方向之一。过渡金属氧化物负极与锂金属负极是具有高理论比容量的负极材料,但是过渡金属氧化物存在导电性差、体积变化等问题,锂金属负极也存在锂离子不均匀沉积的问题。本文针对碳骨架过渡金属及其氧化物负极材料进行结构设计,并研究相应的储锂机制及电池性能。主要结论如下:（1）基于过渡金属氧化物的电化学特性,结合碳骨架的导电性,构建了由ZnO、Co3O4与NCNTs组成的复合负极（ZCO/NCNTs）,并研究了其储锂机制和电池性能。首先,通过简单煅烧ZnCo-ZIF获得ZCO/NCNTs。ZCO/NCNTs具有良好的多孔结构,可缩短离子扩散路径和提供大量活性位点,有助于加速电子/离子传输,并适应锂化/去锂化过程中的体积膨胀。其次,Co3O4的赝电容行为实现离子快速储存,ZnO的扩散控制实现离子的深层扩散,两者的协同作用使得ZCO/NCNTs具有比单一金属氧化物/碳复合材料更好的稳定性。ZCO/NCNTs电极在5 A g-1的电流密度下循环1000次后仍可提供380 mAh g-1的可逆容量。通过合理地设计,该策略也可以应用于其他碱金属离子电池二元复合材料中。（2）基于Co金属的电子会向含N碳纳米管（NCNTs）转移的特性,构建了由Co金属团簇、NCNTs与碳纤维组成的3D骨架（CC@Co-NCNTs）,并研究了其锂沉积机理与电池性能。将Co-ZIF片层复合在碳纤维上,避免了片层的堆叠,通过煅烧获得Co均匀分布的CC@Co-NCNTs,为Co与NCNTs之间的电荷转移提供有利的条件。第一性原理计算结果表明,通过Co纳米颗粒调控CC@Co-NCNTs表面的动态电荷分布,可以调节锂沉积,抑制锂枝晶生长。CC@Co-NCNTs@Li对称电池在40 mA cm-2的电流密度下可以稳定循环超过1300 h。CC@Co-NCNTs@Li/LFP全电池在1 C电流密度下循环500次仍可提供135 mAh g-1的可逆容量。这项工作为研究调节锂均匀沉积的功能性骨架提供了新思路。