锂离子电池已被广泛应用于便携式电子设备及电动汽车领域。但商业化的石墨负极材料理论比容量较低（372 mAh g-1）,不能满足人们对电子产品性能越来越高的需求,因此亟需开发储锂性能更优的高性能锂离子电池负极材料。金属磷化物具有较高的理论比容量、较低的极化以及较低的储锂电压平台,是锂离子电池负极材料的理想选择之一。但大部分金属磷化物电子导电性较差,且体积膨胀严重,容易导致活性材料聚集、粉化以及从集流体上脱落,使得锂离子电池的比容量、循环稳定性以及倍率性能大大降低。为解决这一问题,本文基于“活性材料纳米化”和“构建合理的碳复合结构”两种策略开展研究,考察关键因素（如材料纳米化、碳复合结构以及含碳量等）对金属磷化物负极储锂特性的影响,最终实现负极材料的高效储能。此外,现有研究对金属磷化物锂化机理的认识尚不充分,且大部分是基于实验研究得到的结论,亟需更深入的实验研究和理论分析。因此,本文的另一个主要工作是通过实验研究及理论计算明晰金属磷化物的锂化机理。本论文的主要研究内容如下:（1）二维Sn4P3纳米片的渐进储锂特性研究利用直流电弧等离子体蒸发法及固相磷化反应制备了 Sn4P3纳米片,考察材料纳米化对负极储锂特性的影响。作为锂离子电池的负极,Sn4P3纳米片不仅可以为Li+储存提供更多的反应位点,使电极具有较大的比容量,而且可以允许Li+在层之间可逆脱嵌,缓解Sn4P3材料的体积膨胀,因此具有优异的循环稳定性和倍率性能:在0.1 A g-1电流密度下,Sn4P3电极循环50圈和500圈后,放电比容量分别为603和567 mAh g-1,容量保持率为94%。此外,实验研究及理论计算结果表明,Sn4P3在放电过程中经历了渐进锂化过程:Li+先逐渐嵌入Sn4P3中形成中间产物非晶LixSn4P3（a-LixSn4P3）,然后发生合金化反应生成非晶Li3P（a-Li3P）和晶体Li4.4Sn（c-Li4.4Sn）;P-P键比Sn-Sn键更易断裂,因此a-Li3P 比 c-Li4.4Sn优先生成。（2）碳约束下FeP2纳米粒子的长效储锂特性研究基于金属Fe与C良好的固溶性,利用直流电弧等离子体蒸发法及固相磷化反应制备了纯FeP2、核壳型FeP2@C（5.74 wt.%）和FeP2@C（21.16 wt.%）纳米粒子,研究具有核壳结构的碳复合纳米粒子以及改变碳含量对负极储锂特性的影响。纯FeP2电子导电性较差、纳米粒子粉化且聚集较严重,因此在三种材料中,FeP2负极的循环稳定性和倍率性能最差。相比于纯FeP2,FeP2@C（5.74 wt.%）电极的储锂性能虽因加了碳而提高,但其碳含量较低,因此在循环过程中FeP2的体积膨胀仍导致FeP2@C（5.74 wt.%）的核壳结构被破坏,使得电极比容量下降。FeP2@C（21.16 wt.%）电极有更高的碳含量,因此碳层对FeP2的约束作用更强。在长期循环过程中,碳材料不仅可以利用其机械强度有效缓解活性材料FeP2的体积膨胀,同时还能增强活性材料的导电性,使电极保持良好的结构完整性和电接触。因此,FeP2@C（21.16 wt.%）电极展现出比纯FeP2和FeP2@C（5.74 wt.%）更高的比容量、更好的循环稳定性及倍率性能:在0.3 A g-1电流密度下,循环至 500 圈时,FeP2、FeP2@C（5.74 wt.%）和 FeP2@C（21.16 wt.%）电极的放电比容量分别为78、234和1827 mAh g-1。此外,CV曲线及第一性原理计算结果表明,在放电过程中,Li+先逐渐嵌入到FeP2晶格中生成中间产物LinFeP2,然后发生转化反应生成Fe 和 Li3P:FeP2+nLi++ne-→LinFeP2（0＜n＜6）;FeP2+6Li++6e-→Fe+2Li3P（n=6）。（3）SnP半填充碳纳米管的容量逆增长及其渐进储锂特性研究基于Sn对CNTs的生长催化作用以及二者的热膨胀系数差异,利用直流电弧等离子体蒸发法及固相磷化反应制备了 SnP半填充在碳纳米管中的复合物,考察具有半填充结构的碳复合纳米粒子对负极储锂特性的影响。由于SnP@CNTs独特的半填充结构,CNTs中的非填充空间为SnP的体积胀缩提供了充足的缓冲空间,且CNTs具有良好的电子导电性,有利于电子在活性材料和集流体之间的快速传导,从而使电极保持良好的结构完整性和电接触。在CNTs的有效约束下,随着SnP逐渐粉化成更小的纳米粒子,电极的比表面积增大,反应界面增多,因此可以储存更多的Li+,使电极展现出容量逆增长的储锂特性:在0.5 A g-1电流密度下,从150圈到790圈循环,SnP@CNTs电极的放电比容量从699 mAh g-1增长到1232 mAh g-1。实验研究及理论计算表明SnP的锂化机理与Sn4P3相似,经历了渐进式锂化过程:SnP+xLi+→a-LixSnP（0＜x＜7.4）;SnP+7.4Li+→c-Li4.4Sn+（a-Li3P）（x=7.4）,且 a-Li3P 比 c-Li4.4Sn 优先生成。