寻求具有高氧气还原（ORR）和氧气析出（OER）活性的催化剂和优化空气电极结构是改善和提高锂-空气电池性能的两个重要方面。因此,本论文以具有高催化活性的NiCo基尖晶石结构化合物作为研究对象,通过设计和制备NiCo基尖晶石结构化合物的纳米结构和相应的空气电极结构,探讨材料的形貌、微观结构和空气电极的结构对锂-空气电池性能的影响。论文先通过水热法一步制备出两种形貌的尖晶石氧化物-海胆状NiCo₂O₄和棒状NiCo₂O₄。研究结果表明,具有更高比表面、更大孔径和孔体积的棒状NiCo₂O₄具有更高的充/放电比容量和更加稳定的循环性能。通过模板辅助的电化学沉积法,成功地在碳纸（CFP）表面合成出多层碗状NiCo₂O₄,并将其直接用于空气电极从而有效地避免导电剂和粘结剂的使用。这种具有特殊形貌和结构的碗状NiCo₂O₄@CFPs表现出非常优异的电化学性能(100 mAg^-1的电流密度下,放电比容量可达9624 mAhg^-1,库伦效率高达95.4%)。在NiCo₂O₄的基础上,通过水热法在碳纸表面合成出导电性更高的NiCo₂S₄纳米管。与NiCo₂O₄纳米线相比,这种NiCo₂S₄纳米管因其高的本征催化活性、独特的形貌和电极结构而具有更高的充/放电比容量和更加稳定的循环性能(300 mAg^-1的电流密度下可以循环485圈)。