锂二次电池作为一种电化学储能系统,具有比能量高、无记忆效应、循环稳定性好的优点。随着新型清洁能源的开发和利用,特别是电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求。因此,研究高比能量新型电极材料是锂电池的发展方向。本文分别对能量密度较高的锂硫电池硫正极和锂离子电池氧化物负极进行了系统的研究,以期得到性能优良的电极材料。本文将溶解了单质硫的四氢呋喃（THF）溶液与微孔碳材料混合,低温真空蒸发制备了微孔碳和硫复合的正极材料。有效提高电极的导电性、缓冲电极的体积膨胀、抑制可溶性多硫化锂在正负极间的穿梭。电极在1 C下循环200次后容量为598.3 mAh g^-1,倍率性能和循环稳定性良好。该方法在低温下进行,且溶剂可以回收重复利用,较为经济简便。通过喷雾干燥和化学气相沉积（CVD）两步法制备了3D介孔碳材料（MCCNT）。选取含氮有机物做为碳源,通过CVD在介孔碳球的外部原位生长氮掺杂的碳纳米管。MCCNT作为硫的载体,可以增强电极的导电性、缓冲电极体积膨胀、化学性吸附多硫化锂以抑制“穿梭效应”,因此电池性能得到提高。该电极可在1 C下可稳定循环300次,容量仍保持在534.6 mAh g^-1。采用Nafion和γ-Al₂O₃制备成复合膜,对硫电极进行表面修饰。Nafion可选择性的通过锂离子而抑制硫阴离子,γ-Al₂O₃则通过化学作用抑制多硫化锂移动。二者协同作用,使该复合膜在循环中有效抑制“穿梭效应”、减少活性物质的流失,从而提高电池的容量和寿命。添加1 wt%γ-Al₂O₃时,修饰电极在1 C下,首次放电比容量为1448.0 mAh g^-1,200次后仍保持在788.6 mAh g^-1,表现出良好的倍率和循环性能。采用还原性强的Fe（CO）₅为铁源,添加含锂化合物,首次通过化学方法制备了原位石墨化碳包覆的锂铁复合氧化物负极材料（LFO）。LFO中预存的锂离子可在充放电中参与反应,弥补SEI膜带来的不可逆损失。同时,碳包覆纳米的结构缓冲了材料的体积变化,利于电池稳定循环。LFO首次库伦效率为90%,在500 mA g^-1下循环400次后容量仍保持在700 mAh g^-1以上。将LFO与商品钴酸锂和锂锰镍正极匹配,制备成全电池,均表现出较高的容量和良好的稳定性。设计了一种两步煅烧路线,制备出具有核壳结构的LFO/石墨复合负极材料。LFO附着在导电性良好的石墨球表面,提高了电极的导电性,同时缓冲电极充放电过程中的体积变化。该复合材料在2 A g^-1的大电流密度下,可稳定循环1000次,比容量高达612.4 mAh g^-1。与商品的钴酸锂组装成全电池,也表现出较高的比容量和稳定的循环性能。