随着电动汽车产业的迅速发展,提高车载电源能量密度,改善电动汽车续航问题成为推动电动汽车发展的关键。为此,本论文以目前所广泛使用的锂离子电池和下一代电动汽车潜在电源（锂空气电池）等两种二次锂电池作为研究对象,主要开发新型、高效锂空气电池正极及其催化剂并研究具有优良大电流放电和循环性能的锂离子电池负极氧化物材料,以期改善上述两种二次锂电池的性能,进而满足电动汽车的使用要求。主要研究内容包括:（1）开发了一种有利于彻底排出空气腔中的氩气、减缓电池工作过程中电解液的挥发;同时便于准确对电池充放电过程中产生的气体进行在线分析的新型锂空气电池模具;通过对比不同锂空气电池正极制备工艺发现:泡沫镍因其具有多孔骨架结构和优良导电性从而比碳纸更适合作为正极的基底;采用湿膜制备法时,压片处理可以有效改善电极的放电比容量。相较于湿膜制备法和辊压法,喷涂法可以有效提高电极中的氧扩散动力学从而改善锂空气电池的性能。（2）利用溶胶-凝胶法制备了锂空气电池正极用双钙钛矿氧化物Sr₂CrMoO_6-δ催化剂。该催化剂具有良好的氧还原和析氧反应催化活性,从而有效地改善了锂空气电池的性能:电流密度为75 mA g^-1时,其放电比容量达到了2306 mAh g^-1,充放电电压平台的差值比纯Super P电极降低了400 mV,明显提高了电池的能量转换效率。当提高电流密度为150 mA g^-1时,其容量保持率达到了85.4%。在200 mA g^-1的电流下,其放电比容量约为Super P电极的两倍。同时,以Sr₂CrMoO_6-δ为催化剂的电池在不同电流密度下(75,150和200 mA g^-1)均可稳定运行30圈以上,而基于碳材料的电池仅能运行20、19和13圈。（3）通过一步水热法分别制备了具有花状形貌和棒状形貌的硫化镍材料并作为金属硫化物的代表首次应用于锂空气电池正极催化剂的研究中。结果表明,硫化镍材料,尤其是花状硫化镍明显提高了锂空气电池的比容量、降低了充放电过程中的过电势、提高了能量转换效率、改善了倍率性能并延长了循环寿命。电流密度为75mA g^-1时,花状硫化镍和棒状硫化镍电极的放电比容量分别达到了6733和3794 mAh g^-1,能量转换效率分别为61.8%和60%。当电流密度提高到150和200 mA g^-1时,花状硫化镍的放电比容量仍然可以分别达到5704和4533 mAh g^-1,而棒状硫化镍材料的放电比容量则分别为3161和2797 mAh g^-1。不同电流密度下,限制比容量为900 mAh g^-1时,两种硫化镍电极均可稳定运行30圈,而基于碳材料的电池仅能维持24、17和12圈。（4）利用Ni²⁺和NH₃之间存在的络合作用,通过共沉淀-分段焙烧法制备了具有多孔和中空结构的镍锰复合氧化物Ni_0.14Mn_0.86O_1.43（0.29Mn₂O₃/0.14NiMn₂O₄）。该材料用作锂离子电池负极材料表现出优异的大电流放电特性和循环稳定性。当电流密度为50 mA g^-1时,其可逆比容量为756 mAh g^-1,当电流密度分别增加到200,800,1000,1200和1600 mA g^-1时,其可逆比容量保持率分别达到了95.2%,81.3%,69.7%,65.4%和54.7%。当电流密度为800 mA g^-1时,经过150圈循环后其比容量仍然可以达到408 mAh g^-1,容量保持率为69.3%。总之,本论文设计了具有自主知识产权的锂空气电池实验用新型模具;优化了锂空气电池正极极片的制备工艺;开发了两种高效锂空气电池正极用催化剂,有效改善了锂空气电池性能;成功制备了具有多孔和中空结构特性的非化学计量比过渡金属复合氧化物锂离子电池负极材料,有效改善了锂二次电池的大电流放电特性和循环寿命。