新能源技术飞速发展,锂离子电池因其能量密度高、质量轻、寿命长、无记忆效应、安全环保等特点受到市场消费者的青睐,已经广泛工业化,成为一种传统化石能源的替代性产品。随着近些年消费类电子产品的发展,尤其是电动汽车产业的快速发展,对锂电池的需求旺盛,对高能量密度锂电池的需求比较迫切。负极材料锂电池的重要组成部分,对电池比容量和比能量有决定性影响。市场上的锂电池负极材料主要是石墨,但它的理论比容量低,无法满足日益增长的需求,因此开发出高比容量和高能量密度的锂电池是当务之急。过渡金属磷化物的理论比容量远高于石墨,并且环境友好、来源丰富,用于锂电池负极材料有一定的潜力,但是它自身的导电性不好、充放电过程中体积变化大,使得它的实际比容量与理论比容量之间有较大的差距,为了解决这些问题,本文设计合成了具有独特结构的磷化物和碳的复合材料,利用碳材料良好的导电性和柔韧性抑制体积膨胀,使复合材料负极能够充分发挥容量并能够长时间保持可逆容量。主要研究内容如下:1、用静电纺丝法和高温灼烧法合成了自支撑的三维网状结构的Zn P2@NPCNFs复合材料,用于锂电池负极。研究发现,Zn P2@NPCNFs负极有着优异的放电性能、倍率性能和长循环性能。探究了它优异电化学表现背后的原因,进行了电化学阻抗测试、锂离子扩散系数测试和容量贡献分析等,最后得出结论,将其高性能的电化学表现归因于以下几点:（1）Zn P2颗粒被三维碳纳米纤维保护,避免了在充放电过程中颗粒的团聚。（2）三维导电碳纳米纤维网不仅赋予负极良好的导电性,而且一定程度的结构韧性可以抑制磷化物的体积膨胀,另外,大量的扩散路径、较短的扩散长度、稳定的反应面积和更快的Li+扩散速率都易于实现,大大加快了反应动力学。（3）氮掺杂可以产生更多的缺陷和锂的存储活性位点,从而释放更多的容量。（4）P-C键的存在证明了Zn P2与碳纳米纤维之间存在较强的相互作用,有利于抑制电极的粉化和团聚,从而提高电极对Li+和电子的传输能力。2、利用水热反应、离子交换反应、高温碳化和磷化的方法制备了磷化铁和二氧化钛异质结负载在碳纳米管上的复合结构材料（Fe P-Ti O2@CNTs）,用于高性能锂电池负极材料,测试结果显示该材料具有很好的倍率性能、充放电性能、和稳定的长循环性能。优异性能表现可归因于磷化铁提供了较大的比容量,碳纳米管保证了负极良好的导电性,并且能够保证充分的电解液浸润面积,有利于锂离子的快速扩散和反应动力学。