为了尽量减少化石燃料的消耗,从而减少二氧化碳的排放对全球变暖产生影响,目前正在实行道路运输电气化战略。全面电气化改造面临的主要技术障碍是探索先进的储能系统。可充锂氧和锂二氧化碳电池因其具有极高的能量密度而被认为是最有前途的储能和转换设备。然而,锂氧和锂二氧化碳电池仍面临许多问题,其中关键是缺乏高效的电催化剂,严重阻碍了这项技术的商业化。针对以上问题,本文旨在设计和制备高活性催化剂体系从而提高锂氧和锂二氧化碳电池的电性能。主要研究内容为以下三个方面:（1）通过两步水热反应制备NiO/Ni片层包覆的空心碳球复合材料。电催化性能测试结果表明,NiO/Ni片层包覆的空心碳球复合材料在碱性溶液中具有很好的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）催化活性,而且具有良好的稳定性。用作非水Li-O₂电池正极催化剂中,当恒流100 mA g^-1、放电截止电压为2.0 V时,放电比容量达到6115.9mAh g^-1。此外,在电流密度为100 mA g^-1、恒定容量1000 mAh g^-1条件下,电池可以稳定循环30周。（2）采用水热法和物理吸附法制备氮和硫共掺杂三维石墨烯负载氧化镍复合材料。在碱性溶液中测试材料的电催化性能,结果表明,N,S-3DG@NiO表现出优异的ORR和OER性能,尤其突出的是OER催化活性,而且稳定性也优于商业Pt/C材料。用作Li-O₂电池的正极材料,当电流密度为100 mA g^-1、放电截止电压为2.0 V时,放电比容量达到17300 mAh g^-1,作为Li-CO₂电池正极材料,其放电比容量达到13400 mAh g^-1。此外,在电流密度为100 mA g^-1、限定容量500 mAh g^-1条件下,该材料分别作为Li-O₂电池和Li-CO₂电池正极材料,均表现出优异的循环稳定性。我们还用XPS和SEM测试结果进一步证实,N,S-3DG@NiO作为Li-CO₂电池的正极催化剂可以促进放电产物Li₂CO₃分解。（3）以水热法合成Cu-MOF材料,经过热处理制备一种碳包覆铜纳米颗粒复合材料。在碱性溶液中分别测试材料的ORR活性和OER活性,结果发现,热处理2 h后的材料催化性能最佳,其稳定性也优于商业化Pt/C催化剂。用作Li-CO₂电池的正极材料,在电流密度为50 mA g^-1、限定容量1000 mAh g^-1条件下,可以稳定循环50周。此外,在不同充放电电流密度下测试该材料的循环稳定性,结果表明电流密度的变化对电池的极化电压影响较小,可以稳定循环40周甚至可以循环60周。