本论文在国家自然科学基金项目“原位X射线衍射法研究铝基金属间化合物锂化反应机制”(项目批准号：50371103)的资助下，采用第一原理从热力学角度计算分析了A1、Al<,2>Cu、AlSb用作锂离子电池负极材料时可能发生的电化学反应，同时采用XRD，SEM及恒电流充放电等方法研究了铝及铝基金属间化合物的嵌脱锂性能及其组织结构变化，探讨了其锂化反应机制，得出了如下的结论： 1．热力学计算表明锂嵌入到纯铝负极时最易发生的锂化反应为Li+Al → LiAl，与实验测试的电化学性能和组织结构分析结果相吻合。通过实验发现控制嵌锂容量，可以提高充放电效率，从而改善因体积膨胀而导致的充放电效率低的问题。 2．锂与金属间化合物Al<,2>Cu发生的电化学反应可能存在5种形式，其中最易发生的锂化反应为Li+Al<,2>Cu→LiAl+AlCu。Al<,2>Cu与金属锂对电极组成的纽扣电泄的电化学性能测试和组织结构分析结果进一步确认了Al<,2>Cu电极材料的这一锂化反应机理。 3．通过对比锂嵌入AlSb电极的电压vs质量比容量的理论计算曲线图与实验曲线图，发现当锂在嵌入到AlSb的晶体结构时，首先占据的是其中的间隙位置，然后随着嵌锂容量的增加，当占据完全部间隙位置后，锂可以进一步取代AlSb中A1从而形成富锂相Li3Sb。同时研究还发现，锂嵌入到AlSb间隙位置时所引起的体积膨胀率较小，这对提高铝基金属间化合物电极的充放电效率和循环性能是非常有益的。通过分析锂嵌入AlSb前后的能带结构图和态密度图的变化，发现AlSb的导电性能首先随嵌锂容量的增加而增加，当锂占据AlSb所有间隙位置后达到峰值。随嵌锂容量的进一步增加而发生锂取代Al时，AlSb电极的导电性能则随之降低。 本文的理论计算结果与实验事实基本吻合，表明第一性原理计算方法可以用来预测锂离子电池用负极材料金属间化合物的锂化反应机理，从而为寻找性能更优的电极材料提供理论指导。