为满足电动汽车以及储能电源等领域的需要，开发具有高能量密度、大功率、循环寿命长、安全性高和价格低廉的锂离子电池，已成为科研人员迫在眉睫的课题，开发锂离子电池的关键在于正负极材料的开发。本文以高能量密度锂离子电池负极材料MoS2，高安全性和长循环寿命锂离子电池负极材料Li4Ti5O12，安全性能好、循环稳定性好的锂离子电池正极材料LiFePO4和高容量、高电压的富锂锰基正极材料Li[Li02Ni0.2Mn06]O2作为研究对象进行研究，总结以上四种电极材料的制备、表征及电化学性能研究，得到以下主要结论:　　(1)以葡萄糖为碳源、Pluronic F127为分散剂与MoS2纳米颗粒一起水热反应并经过碳化处理制备了具有玫瑰花状形貌的MoS2/C纳米复合材料。MoS2/C纳米复合材料是由褶皱的纳米片组成的3D分层结构，褶皱的纳米片上包覆有无定型碳层。水热过程中，表面活性剂Pluronic F127对于形成特殊形貌起到关键作用，能抑制水热过程碳微球的自发形成。MoS2/C电极显示出良好的电化学动力学过程，可归因于引入导电性的碳层抑制了MoS2充放电过程的体积变化和增加了MoS2的电子电导率从而有利于电子传输。我们所制备的MoS2/C纳米复合材料表现出良好的循环稳定性和倍率性能。在电流密度分别为50/500mA g-1时，其可逆容量为882.6/461.6mA h g-1，并且在100mA g-1时循环100个周期其容量保持率为82.8％。　　(2)通过将LTO样品分散在PEDOT/PSS水溶液里，然后使用边超声边旋转蒸发的方法制备了PEDOT/PSS包覆的Li4Ti5O12(LTO/PP)复合材料。包覆了PEDOT/PSS之后，能够有效提高材料的电导率并且有利于形成均匀的电极极片。LTO/PP表现出比LTO更好的循环稳定性和倍率性能，其0.1C时的可逆容量为177.2mAh g-1。在0.5C时经过100次循环，其充电比容量仍达169.1mAhg-1，其容量保持率为97.8％。在10C时，LTO/PP的放电比容量仍达161.1mA h g-1（相对于0.1C的容量保持率为91.0％）;而LTO的放电比容量只有144.5mA h g-1。　　(3)推广了旋转蒸发与超声联用的方法，并用于制备PEDOT/PSS包覆的LiFePO4(LFP/PP)复合材料。这种方法保证了LFP纳米颗粒在水溶液中良好的分散并实现PEDOT/PSS在其表面均匀的包覆，解决了常用的浸渍包覆法中遇到的样品表面包覆不均的问题。包覆之后的LFP表面的PEDOT/PSS平均厚度为约3-5nm，含量约为0.99wt.％。包覆了PEDOT/PSS之后，能够有效提高材料的电导率并且有利于形成均匀的电极极片从而提高材料的电化学性能。LFP/PP表现出比LFP更好的循环稳定性和倍率性能，其0.1C时的可逆容量为154.3mA h g-1。在0.5C时经过100次循环，其充电比容量仍达137.1mA h g-1，其容量保持率为91.3％。在5C时，LFP/PP的放电比容量为36.4mA h g-1;而LFP的放电比容量只有25.9mA h g-1。LFP/PP具有良好的电化学性能归因于以下两方面:1）表面包覆了PEDOT/PSS，提高了材料的电导率;2）PEDOT/PSS层能够促进形成有利于电子传输的均匀的、密实的电极极片。　　(4)采用原位模板牺牲法、溶胶凝胶法和限域共沉淀法三种不同方法分别制备了不同形貌的富锂锰基材料Li[Li02Ni02Mn06]O2(LLO)纳米颗粒。电化学测试和分析显示使用原位模板牺牲法制备的LLO样品具有更好的比容量、循环稳定性和倍率性能。通过分析表明，使用原位模板牺牲法制备的LLO样品电化学性能更好的原因是:1）制备出具有空心结构的微米球，每个空心球中的空腔能够为Li储存提供更多的位点，有利于提高材料的比容量;2）空心结构的微米球具有更大的比表面积和较短的锂离子扩散路径的优点，有效的提高了材料的倍率性能;3）空心结构中的孔隙能减小体积效应对材料的影响，从而保证了结构的稳定性，提高电极材料的循环性能。进一步，采用Zn2+和Ca2+掺杂LLO材料。研究表明，Zn2+和Ca2+的掺杂，提高了LLO材料的电导率和结构稳定性，从而有效的提高材料的可逆容量和首次库伦效率，并改善了材料的循环稳定性和倍率性能。其中，Zn2+掺杂对LLO材料的电化学性能改善效果更为明显。