锂离子电池具有高能量转换效率、高工作电压、低自放电率和无记忆效应等优点,在电动汽车、移动电子设备等领域广泛应用。目前正、负电极材料的性能不足（例如容量和能量密度低、循环稳定性差等）大大限制了锂离子电池的进一步应用,也制约着电子设备和新能源汽车等的发展。因此,研制高性能锂离子电池电极材料,是一个极为重要的研究方向,也是近年研究热点。本论文以发展高容量、高能量密度三维结构电极材料（包括负极和正极）为目标,深入研究电极复合材料的制备方法及其储锂特性,为研制高性能锂离子电池奠定材料和技术基础。具体研究内容和创新之处包括:（1）结合球磨工艺和水凝胶辅助水热法合成了一种Li₃V₂（PO₄）₃/还原氧化石墨烯（rGO）正极复合材料。研究发现,Li₃V₂（PO₄）₃/rGO在4.3–3 V以及4.8–3 V两个电压区间都显示出高能量密度和稳定性,在4.3–3 V电压范围内,500次循环后容量为101 mAh g^–1,在4.8–3 V电压范围内,100次循环后容量为79 mAh g^–1,能量密度分别为374和286 Wh kg^–1。同时也探究了复合材料在低温–5°C条件下的电化学性能,与纯Li₃V₂（PO₄）₃相比,复合材料显示出高的容量保持率,增强的电化学性能归因于rGO提高了电子转移性能,此机制也通过I-V曲线测试计算得到了佐证。（2）通过模板法合成了一种新颖的纳米粒子嵌入的三维Li₂MnSiO₄/C正极复合材料,极大增加了电极活性材料的负载量。研究发现,Li₂MnSi O₄/C复合材料在4.8–1.5 V电压范围0.1C充放电条件下,首次放电容量为181 mAh g^–1,体积能量密度为688 Wh L^–1,50次循环后容量依旧能达到98 mAh g^–1。此外,Li₂MnSi O₄/C复合正极分别在低温–5°C和高温50°C条件下也显示出良好的循环容量。（3）利用泡沫镍作为基底,通过ZnO纳米棒阵列模板法制备出一种由纳米空心管负载活性纳米颗粒的Ti O₂/Ge复合负极。研究发现,TiO₂/Ge在0.1C条件下,130次循环后容量依旧能够稳定在1071 mAh g^–1,循环稳定性好。此外,复合材料在–5°C也展现出良好的电化学性能。究其原因在于空心管状二氧化钛在充放电过程中为负载的锗纳米颗粒体积膨胀提供了缓冲空间,原位透射电镜分析也表明在充放电循环后电极材料仍能保持稳定结构。