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自充电电池是纳米发电机和锂离子电池有机结合的整体,可以使能量转换和能量存储融合到一步完成,提高能量转换和能量存储的总效率。目前自充电电池由于结构原因主要存在三个方面的问题：电场利用率低,机械能损耗较大,以及负极材料储锂性能低。本论文主要针对以上问题展开研究工作,提出解决方案。具体展开的研究工作内容如下：(1)使用纳米复合电极提高自充电电池性能。通过湿化学方法原位生长了CuO纳米阵列,再用旋涂的方法使PVDF包覆在CuO纳米阵列上制备出CuO/PVDF纳米复合电极,从而制备出集成自充电电池。由于CuO电极和PVDF隔膜之间更紧密的接触以及更大的接触面积,内部的压电电化学过程使得压电电场得到了更充分的利用,通过复合的压电电极集成自充电电池与非集成自充电电池相比,自充电效率得到有效提高。集成自充电电池在受到压力大小为18 N,频率为1.0 Hz时,经过240s的时间存储的容量为0.0247μAh,能量为6.12μJ,这是同等条件下非集成自充电电池(存储的容量和能量分别是0.0089 μAh和1.85μJ)的3倍。(2)使用柔性结构提高自充电电池性能。通过水热法制备的石墨烯纳米片作为电池的负极,商用LiCoO2作为电池的正极,PVDF薄膜作为压电隔膜,并用Kapton薄膜作为电池的电池壳取代原有的钢壳电池壳,最后用EVA进行封装,成功的制备出具有良好柔韧性的柔性自充电电池。柔性自充电电池的机械能利用率得到有效提高,自充电效率得到大幅度提升。柔性自充电电池大小为34N、频率为1.0 Hz的压力下,通过500 s的自充电过程,电压可以由500 mV上升到832mV,存储的电量为0.266μAh。而在相同条件下,钢壳结构的电池存储的电量仅为0.031μAh。柔性自充电电池可以收集转换并存储生活环境当中微小的机械能,在受到周期性弯曲时、经过利用手指点击以及通过车轮碾压,都可以成功的进行充电过程。柔性自充电电池由于其独特的柔性结构,不仅大幅度提高了自充电电池性能,还使自充电电池的应用范围更加广泛。(3)使用核壳结构准一维纳米材料提高负极材料储锂性能。通过该水热法制备了FeWO4纳米棒,并使用湿化学方法制备出FeWO4-SnO2核壳结构纳米棒。将FeWO4-SnO2核壳结构纳米棒作为电池的负极储锂具有较高的比容量,并且具有良好的循环稳定性能。核壳结构的FeWO4-SnO2纳米棒的可逆循环容量高达1286.9 mAh·g-1:远远地高出了单纯FeWO4纳米棒和Sn02的可逆容量。由于FeWO4与Sn02之间存在协同效应,FeWO4在嵌锂后会形成具有独特电化学性质的金属W和Fe纳米粒子,这可以使Sn02首次嵌锂过程中形成的不可逆Li20转变成可逆的L^从而大幅度提高了可逆容量。