本论文主要在以下三个方面做了相关的研究工作：(1)高容量硅基材料的研究，主要涉及C/Si和Cu/Si复合体系，侧重点在于对电化学性能的改进。(2)MnO高容量负极储锂机理和热力学，动力学性能的研究。(3)富锂高容量层状正极的包覆，脱嵌锂机理的研究。　　 研究发现采用良好的电子电导和离子电导的碳材料把小尺寸的硅颗粒包裹在内形成球形“核-壳”结构有希望解决体积变化带来的容量衰减问题，而且制备方法利于大规模生产，该材料可逆容量为950mAhg-1，200周后容量保持率为70％，同时该材料还表现较优的倍率和低温性能。同时利用非原位X-ray和恒电流间歇滴定技术研究了硅基材料的储锂机理和热力学特性。　　 利用金属的电子电导，延展性，和良好的界面接触，采用化学镀方法成功制备Cu/Si复合材料，Cu层均匀覆盖在微米Si颗粒表面，厚度在100nm量级。通过聚焦离子束研究Cu/Si粉体材料在脱嵌锂过程中材料结构的变化，认为限容是有效提高微米硅材料循环性能的有效方法，然而不恰当的温度处理和包碳处理，一定程度上导致了Cu颗粒的熔合长大，破坏了金属层的保护作用，导致性能的下降。论文还研究了适合硅基材料的粘结剂，能够显著提高其循环性能。　　 通过非原位XRD，投射电镜，X射线吸收谱，研究了MnO作为锂离子电池的负极材料储锂机理，揭示了在脱嵌锂过程中，晶体结构的变化，金属Mn价态的变化和周围配位环境的变化，还包括表面SEI膜的生长过程，得出MnO的储锂机理为Mno+Li→Mn+Li2O，首次低的库仑效率来源于SEI膜的形成和部分还原金属Mn的不可逆。在所有的过度金属氧化物中，MnO表现较低的极化(<0.7V0.05C)，通过对开路电压和过电势之和与电流密度关系的分析，提出在MnO体系中存在零电流过电位现象，其来源于MnO的热力学极化。　　 采用了溶胶凝胶法合成了Li[Li0.2 Ni0.17 Mn0.54Co0.07]O2粉末样品，显示可逆容量为250mAhg-1，我们采用选区电子衍射对其结构做了比较细致的表征，同时采用原子层沉积的方法(ALD)对层状正极Li[Li0.2 Ni0.17 Mn0.54Co0.07]O2电极材料表面进行可控，均匀的包覆。利用同步辐射，X-ray吸收谱对比研究了在脱嵌锂过程中，未包覆样品和包覆Al2O3样品电化学性能和结构的变化，Ni，Mn元素的价态和微观环境的变化，结果表明包覆可能抑制了材料氧的缺失，从而促进了材料里内部原子的移动，从而导致不同的结构变化，包覆有利于提高材料的库伦效率和容量保持率。同时也发现材料在循环过程中，随着材料结构的调整，Mn参与变价的数量即(Mn4+到Mn3+)在逐渐增加，从而导致材料的氧化还原电位向低电位移动。