二次离子电池在我们的生活中产生了重要的作用。尤其是锂离子电池,通过为智能手机、可穿戴设备和电动汽车供电,让我们的生活更加智能、健康、清洁。随着电子设备的不断发展,对电池性能的需求不断增长。开发新型锂离子电池负极材料为满足这些需求和解决现有石墨负极存在的问题（如理论容量低和倍率性能差）提供了途径。除此之外,钾离子电池是锂离子电池在未来应用中可能的替代品,对于其负极材料的研究也吸引了广大科研人员的兴趣。针对二次离子电池负极材料存在的体积变化大、容量低、导电性差等问题,研究长寿命、高容量、倍率性能优异的二次离子电池负极材料仍然是很大的挑战。目前,改善这些问题的方法主要有两种,一是结构设计,如多种材料复合、提高比表面积等。二是微观的成分调控,如掺杂等。本文围绕这两种方法,来进行二次离子电池负极材料的电化学性能的改善提高。主要内容包括以下:（1）采用溶胶-凝胶化学模板法设计了C@TiO2@Si（CTS）的蛋黄-壳结构。Si纳米粒子被限制在C/TiO2双壳层中,在Si核和C/TiO2壳层之间有丰富的空隙空间。具有同心双壳体的蛋黄-黄壳结构大大提高了电极的结构稳定性。因此,CTS在0.1A g-1的电流密度下提供了747 mA h g-1的储锂容量,这远远优于单一碳壳的C@Si（CS）结构的性能(356 mA h g-1)。（2）制备了自支撑柔性碳纤维负极,即氮掺杂碳纳米管纸（NCTP）,用于高性能的钾储存。研究结果表明,控制退火温度,可以有效改善氮掺杂含量、碳缺陷水平以及石墨化程度。通过电化学测试结果对比,NCTP在700 ℃下经退火处理时,在100 mA g-1下显示了250.1 mA h g-1高可逆容量,性能最为卓越,且在5 A g-1下能保持133 mA h g-1的高倍率性能。优异的电化学性能来源于材料的适度氮掺杂、碳缺陷和高电导率的协同作用。（3）通过化学气相沉积和物理气相沉积,制备了具有自支撑结构的锗负载碳纳米管阵列（Ge@CNTs）电极。作为钾离子电池负极材料,其在50μA cm-2的电流密度下,经100个循环后,表现出0.1574μA h cm-2的可逆容量。其独特的Ge包覆CNTs阵列的结构设计可有效增强结构稳定性,使其与Ge和CNTs相比,表现出更好的性能。