电力储存和传输是充分利用可再生能源并解决当今世界能源和环境问题工作的重要一环。锂离子电池相对其他储能设备而言具有技术相对成熟、无记忆效应、轻便且相对环保等优势,适合在便携式电子设备、电动汽车以及电网储存中的大规模应用。然而,制约锂离子电池性能进一步提升和发展的关键因素是电极材料的改进和创新。本文利用具有价格和环保优势的锰氧化物电极材料,将其与具备优异结构稳定性、电子电导率的石墨烯类材料复合制备不同形貌的纳米复合材料,并将其应用于锂离子电池正极和负极研究其电化学性能。具体工作如下:1.利用氧化石墨烯表面的含氧官能团,通过静电力作用,采用简单的一步水热法,原位生长LiMnO₂,进而合成LiMnO₂-石墨烯复合材料（LiMnO₂@rGO）,利用LiMnO₂自身较高的理论容量和还原氧化石墨烯的良好的电子迁移效率,极大的提升了材料的电化学性能,尤其是质量比容量,其在100 mA·g^-1电流密度下充放电循环时,首次放电容量达175.08 mAh·g^-1,在100次循环后容量保持率仍然高达80.97%,采用这种简单方法制备的LiMnO₂@rGO复合材料具备良好的应用前景。2.通过简单水热法制备MnO₂纳米线（MnO₂ NWs）,再通过简单的二次水热法制备MnO₂ NWs-三维石墨烯复合材料（3DrGO@MnO₂ NWs）,通过一系列结构和形貌的表征发现材料具备良好的一维/三维交织结构,具备良好的结构稳定性。对以复合材料为负极组装的半电池的电化学性能研究发现,3DrGO@MnO₂ NWs负极具有电荷转移阻抗小、极化现象低等优异特性。其在300 mA·g^-1的电流密度下进行充放电循环测试时发现,复合材料表现出的质量比容量为MnO₂ NWs纯材料电极的5倍,3DrGO在复合材料电极性能提升中起到了至关重要的作用。此外,本文报道的合成方法简单易操作,适用于大规模合成,具有十分重要的商业化意义。