寻找功能纳米材料并将其应用于未来纳米科技是科学家们关注的主要焦点之一。在过去的二十年中,基于密度泛函理论的计算,在原子层面理解纳米材料的特性发挥了重要作用。本文的主旨是使用密度泛函理论模拟高性能的新型纳米材料在离子电池方面的潜在应用。目前,可充电锂离子电池（LIBs）在便携式电子技术的发展中起着至关重要的作用。另一方面,为进一步避免全球变暖并减少对有限能源化石燃料的依赖,利用可持续能源（如风能、太阳能等）是一种更优的选择。但由于这些资源产生的能量波动很大,因此需要将这些能量在短时间内进行存储。在本论文中,我们研究了应用于可充电锂离子电池和其它可充电离子电池（钠离子SIBs和钾离子电池PIBs）的潜在负极材料。利用第一性原理计算与分子动力学模拟,我们探索了目前一些已知的二维材料的电子结构,包括SnS2,MoS2,SnC,Si2H2和SnSe2,分析了金属离子（Li/Na/K）在这些层状材料上的吸附和扩散,发现这些材料具有高的金属离子存储容量,高的电子和离子导电性以及合适的负极开路电压。根据我们的理论分析,发现MoS2和SnS2作为PIBs负极具有低开路电压、快速充电/放电速率以及334.86（MoS2）和294 m Ahg-1（SnS2）的高钾存储容量。在另一项研究中,我们预测了应用于LIB和PIB负极中的SnC的效率,发现SnC具有优异的性能（即高电导率、快速充放电速率和低开路电压）。接下来,我们探索了应用于LIBs和SIBs负极的单层硅胶（Si2H2）的电子性质,发现它具有高的Li/Na存储容量、稳定性、适当的开路电压和高的扩散率。最后,讨论了应用于SIBs和PIBs负极的SnSe2的效率和稳定性。计算结果显示其具有优异的电化学特性,例如低的平均电压、快速充电/放电过程和高的Na/K存储容量。