锂离子电池的能量密度高,使用寿命长,而且没有记忆效应,已经成为便携式电子设备最重要的电源之一。然而近几年电动汽车行业迅速发展,对能量密度更高,安全性好的储能设备需求也更大,而关键就在于开发高性能的负极材料。纳米材料本身具有尺寸小和比表面积高的优势,可以增大电极材料与电解液的接触面积,同时也缩短了锂离子和电子的扩散距离。而且纳米材料有充足的内部空间,可以适应活性材料在充放电过程中的体积变化,提高了电极材料结构的稳定性。本文以合成纳米材料为基础,通过结构调控和组分设计制备了具有优异电化学性能的复合物负极。研究内容包括锗基材料和过渡金属氧化物材料,这类材料的理论容量很高,但是存在电导率低,体积膨胀率高,容易团聚等问题。为了解决这一系列问题,我们通过控制合成步骤,将材料尺寸减小至纳米级,并与其他材料进行复合,缓解其体积膨胀的同时增强材料的导电性,从而提高材料的循环稳定性和倍率性能。主要工作如下:（1）通过牺牲模板法原位合成了一种纳米锗颗粒-多孔碳复合材料。复合结构中的多孔碳骨架不仅可以缓解体积膨胀,提高整体导电性,大量的孔结构可以使内部被碳包裹的锗颗粒与电解液接触,减短离子/电子传导路径,从而促进锗颗粒与锂离子的反应,而且孔结构可以防止大量锗颗粒聚集,将锗控制在纳米级别,更容易发生电化学反应。电极表现出优异的循环稳定性,在1 A g-1电流密度下循环1000圈后依然保持有75%的容量。（2）原位合成了纳米锗-锡/碳复合材料。为了进一步提高材料的导电性,在引入碳材料的基础上加入了金属锡,同时,锡也可以与锂反应,充放电过程中的逐步锂化可以有效抑制体积膨胀,提高材料的循环稳定性。通过控制锗,锡的摩尔比,制备了三种锡含量的负极材料。实验数据表明加入3%的锡后,锗的循环稳定性和倍率性能有明显改善。作为锂电池负极时,在10 A g-1的电流密度下仍然具有460 m Ah g-1的容量。（3）通过牺牲模板法、葡萄糖水热法,制备了纳米铁酸镍空心球/碳复合材料。铁酸镍相对于单组份金属氧化物来说导电性更高。纳米空心球结构的铁酸镍有效防止了铁酸镍颗粒的聚集,而且增大了活性物质的比表面积,使其可以与电解液充分接触,加快了电化学反应速度。空心球外包覆的碳层可以在铁酸镍嵌脱锂时缓解体积膨胀,保证了电极材料结构的完整,提高了电极的循环稳定性。该电极在1 A g-1的大电流密度下,循环500圈后仍然具有1222 m Ah g-1的容量,容量保持率高达82%。