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正负极材料是影响锂离子电池性能的主要因素。正极材料LiFePO4具有整齐的橄榄石型结构,从结构上看,有利与锂离子的脱嵌,可逆容量高达170 mAh/g,且具有资源储备丰富,价格低廉,无毒无害等优势,作为锂电池的正极材料具有很大的商业应用价值,但是LiFePO4材料本身的离子、电子电导率都很差,锂离子扩散系数较低,导致了电池的性能受到很大的影响。负极材料Li4Ti5O12具有尖晶石结构,具有电池安全性高、充放电过程中“零体积”变化、能量密度高和库伦效率高等优点,但材料的离子扩散系数较低,离子、电子电导率差。MnO2作为锂电池的负极材料,具有理论比容量高,资源储备丰富,价格低廉等优点,受到科研工作者的关注,但由于材料的自身电导率低,体积变化大,导致材料倍率性能差。为了改善LiFePO4,Li4Ti5O12和MnO2等材料的性能,本文对其进行改性,提高材料的性能,将其应用于全电池的研究中。本文主要研究内容如下:（1）采用水热法制备LiFePO4材料,呈橄榄石状,利用多巴胺聚合碳化将一层非晶碳包覆在LiFePO4材料表面,碳层厚度约为5 nm。对材料进行了循环伏安、恒流充放电、倍率性能和循环性能等电化学性能测试。循环伏安测试发现LiFePO4/C复合材料的氧化/还原峰尖锐,极化变小。说明碳材料的包覆提高了复合材料的导电性,增强了电化学活性。恒流充放电测试观察到较长的充放电平台,电化学反应很稳定。在循环性能测试中,复合材料的首次放电比容量为194.44 mAh/g,远远高于LiFePO4材料的理论容量;之后保持在稳定的高比容量水平。200个循环后,电池的放电比容量为111.1 mAh/g,表现出较高的比容量和良好的循环稳定性。进一步研究LiFePO4/C复合材料在全电池下的电化学性能,阐明正负极活性物质容量比对全电池锂电池性能的影响。容量比为1.2倍的全电池在200个充放电循环内,一直保持在较高的比容量水平。平均放电比容量高达134.3 mAh/g。容量比1.5倍的全电池在200个循环比容量变化幅度最小,表现出最好的循环稳定性。（2）成功制备了Li4Ti5O12（LTO）材料,并采用化学沉积配合煅烧处理对其进行碳包覆,制备出LTO/C复合材料。LTO材料呈类球状,外层均匀包覆碳材料,碳层厚度为5 nm到10 nm。作为锂电池负极材料进行了恒流充放电和循环性能的电化学测试。恒流充放电曲线可以清晰观察到较长的充放电平台,三个循环中曲线重合度高,材料内部反应很稳定;在循环性能测试中,复合材料的初始放电比容量186.9 mAh/g,充电比容量204.9 mAh/g,库仑效率高达109.6%,高于LTO材料的理论容量,且展现出高的初始库伦效率。充放电比容量之后一直保持在高且稳定的水平。200个循环后,电池的放电比容量为177.8 mAh/g,表现出较高的比容量和良好的循环稳定性。探究了正负极分别掺入质量分数5%的LTO/C复合材料对LiFePO4/C和石墨组成的全电池的电化学性能的影响。循环性能测试和库伦效率对比表明,掺入LTO/C复合材料对初期库仑效率的提高起到一定作用,尤其负极材料里掺入LTO/C复合材料对全电池的前期库伦效率的提高最显著。（3）采用水浴法在ZIF-67派生非晶C压缩多面体上生长MnO2纳米片材料,利用能量色散X射线光谱仪（EDS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）分析样品的物相组成和微观形貌,并通过恒流充放电和循环伏安法研究锂电池性能。结果表明:ZIF-67派生非晶C多面体上成功生长了MnO2纳米片阵列,纳米片高约150 nm,厚约5-15 nm;在电流密度0.1 C,非晶C多面体@MnO2纳米片阵列复合材料的首次放电比容量可达944.6 mAh/g,200次循环后放电比容量依旧保持在625 mAh/g;这表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能,是一个可行的锂电池负极材料。