锂离子电池（LIBs）的电化学性能,很大程度上取决于电极材料。其中,比容量高、循环稳定性好的负极材料,是决定LIBs储电性能的关键材料之一。目前,商业上主要是以导电性高、稳定性好的石墨材料作为LIBs的负极材料。但石墨负极的理论比容量低,严重限制了其在高比能电池领域中的应用。过渡金属基材料（如过渡金属氧化物、硫化物等）的氧化还原位点丰富,理论比容量高,但其较低的导电性和严重的体积膨胀效应,导致其倍率性能和循环稳定性较差。本论文通过过渡金属基材料与碳基材料的复合,构建特殊的纳米结构,充分发挥过渡金属基材料和碳基材料之间的协同作用,有效提高过渡金属基材料的电化学性能。主要研究内容如下:（1）以中空碳纳米笼（CNC）作为纳米反应器,限域生长沸石咪唑酯骨架ZIF-67,形成蛋黄-蛋壳结构的ZIF-67@CNC,以此为前驱体,通过两步煅烧,形成具有蛋黄-蛋壳结构的两种复合材料Co S2@NC@CNC与Co3O4@NC@CNC。作为LIBs负极材料,相比于ZIF-67直接通过高温煅烧生成的过渡金属-碳基材料Co S2@NC与Co3O4@NC,具有蛋黄-蛋壳结构的Co S2@NC@CNC和Co3O4@NC@CNC材料表现出更加优异的电化学性能,在2.0 A/g的大电流密度下充放电循环100圈之后,分别能够保留506 m Ah/g与772 m Ah/g的放电比容量。其中,活性材料（Co S2、Co3O4）与多孔碳材料的协同作用缩短了Li+的扩散距离,提高了电子/离子的电导率,加速了电子和锂离子的传输;限域生长使得活性材料尺寸减小,带来了高比表面积和更多的活性反应位点;蛋黄-蛋壳结构有效缓解了活性材料的体积膨胀效应。（2）以中空聚吡咯管ppy作为基底,在其表面生长镍钴基化合物纳米片（Ni Co2-Pre）,形成负载Ni Co2-Pre纳米片的聚吡咯纳米管复合材料（ppy@Ni Co2-Pre）,然后与氧化石墨烯（GO）混合,通过水热组装的方式,形成三维交联结构的ppy@Ni Co2-Pre@GO水凝胶,之后通过煅烧处理,形成三维多孔石墨烯气凝胶复合材料（NC@NCO@3DG）。其中,一维氮掺杂碳纳米管穿插并连接二维石墨烯纳米片,形成气凝胶的三维骨架;而活性物质Ni Co2O4（NCO）均匀地分散氮掺杂碳纳米管（NC）表面。NC@NCO@3DG作为LIBs负极材料,表现出优异的容量与电化学稳定性,在2.0 A/g的大电流密度下充放电500圈之后,能够保留565.5 m Ah/g的放电比容量。此外,我们采用相同的合成方法构建了相似结构的三维多孔石墨烯气凝胶复合材料NC@MoS2@3DG,作为LIBs负极材料,极大地改善了MoS2的电化学性能,在2.0 A/g的大电流密度下充放电700圈之后,能够保留433 m Ah/g的放电比容量。