高性能动力电池是发展新能源汽车的重要技术支撑，锂空气电池具有非常高的能量密度，未来有望广泛用作车用动力电池。针对目前锂空气电池存在充放电能量转化效率低、深度放电循环寿命短等核心问题，本论文从寻找开发有机体系锂空气电池关键的阴极催化剂材料的角度出发开展研究。过渡金属氮化物具有类似于Pt族贵金属的催化性质，通过对其构效关系的研究，设计制备过渡金属氮化物催化剂，构建了一系列高效的锂空气电池阴极材料。主要取得了以下研究成果:　　 (1) MoN/氮掺杂碳(N-C)介孔球的制备及其在锂空气电池中的应用:以聚乙烯吡咯烷酮为模板剂合成MoN/N-C介孔球。MoN/N-C由于具有纳米结构，且在MoN和N-C之间存在协同效应，在有机体系表现出很好的催化氧气还原性能。进一步研究发现以MoN/N-C介孔球作为阴极催化剂、以LiTFSI/TEGDME为电解液体系的锂空气电池不仅具有较好的循环性能，而且充放电的过电位低于碳材料。实验结果表明MoN/N-C介孔球是一种高效的锂空气电池阴极催化剂材料。　　 (2)双金属氮化物Fe3Mo3N的制备及其在锂空气电池中的应用:将Fe元素引入MoN材料，设计合成了Fe3Mo3N双金属氮化物。Fe3Mo3N在水系和有机体系里的催化性能优于单金属的氮化钼、氮化铁催化剂。以Fe3Mo3N作为锂空气电池阴极催化剂、LiTFSI/TEGDME为电解液体系的锂空气电池在限定放电容量为500 mAh g-1时，循环25次后，电池性能没有明显衰减。结果表明Fe3Mo3N能明显促进氧气还原反应和降低过电势，在锂空气电池中有重要的潜在应用前景。　　 (3)双功能催化剂Co3Mo3N的制备及其在锂空气电池中的应用:将Co元素引入MoN材料，设计合成了Co3Mo3N双金属氮化物。由于Co元素的引入，形成的Co3Mo3N具有催化氧气还原和氧气析出反应的双重功能。同时该材料由于兼备了介孔纳米结构与良好的电子导电性，具有更多的催化活性位点。以Co3Mo3N为阴极催化剂、LiTFSI/TEGDME为电解液体系的锂空气电池放电到2.0 V，电池循环15次后，容量仍能保持在1500 mAh g-1。同时降低了电池的充放电过电势，提高了能量转化效率和锂空气电池在深度放电时的循环寿命。　　 (4)过渡金属氮化物Co3Mo3N和电解液组成的界面稳定性研究:以双功能金属氮化物Co3Mo3N为阴极催化剂组装锂空气电池，分别测试在不同电解液（包括LiClO4/PC-DME、LiTFSI/TEGDME、LiTFSI/C4mpyrTFSI、LiTFSI/DMSO等）中的电化学性能。结果表明电解液体系与阴极材料之间的良好匹配对提高锂空气电池的循环能力有重要影响。以Co3Mo3N为阴极、LiTFSI/TEGDME为电解液构建的锂空气电池的性能最佳，电池充放电过程中发生的主要反应是过氧化锂的生成与分解。过渡金属氮化物和TEGDME形成的界面稳定性对锂空气电池的性能至关重要。