随着手提式设备和电动汽车的发展,越来越多的能源存储系统受到关注。其中锂基电池（例如锂离子电池、锂硫电池和锂氧电池等）,因其具有较高的能量密度、对环境友好等特点而获得关注。在电池系统的发展中,电极材料对电池的性能以及其应用有着较大的影响。因此寻找和设计优异的电极材料至关重要。本文设计合成了过渡金属氧化物（Ni Co₂O₄）与碳纳米管（CNTs）复合材料（Ni Co₂O₄@CNTs）以及过渡金属氧化物-氮化物（Ni Co O₂-Ni₃N@CNTs）的异质结构两种材料,并将上述两种材料分别应用于锂离子电池和锂硫电池中。1、镍钴氧双元过渡金属氧化物与碳纳米管复合电极（Ni Co₂O₄@CNTs）的合成及其在锂离子电池负极材料中的应用。本文采用表面活性剂辅助合成的方法,制备了Ni Co₂O₄@CNTs复合电极。聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinyl-pyrrolidone,PVP）的引入可以促进镍/钴前驱体在碳纳米管上的异相成核和生长,从而有利于均匀转变为结构完整的Ni Co₂O₄@CNTs复合材料。CNTs与Ni Co₂O₄之间的紧密结合不但可以形成导电网络增强离子/电子转移,而且可作为支撑结构来减缓Ni Co₂O₄的体积膨胀。结果表明,该电极材料即使在电流密度高达2000 m Ah g^-1时,初始放电比容量仍可达到830.3 m Ah g^-1;经过300次循环后,依然可以提供608.1m Ah g^-1的放电比容量。2、镍/钴氧化物-氮化物异质结的合成及其在锂硫电池正极材料中的应用。本文合成了Ni Co O₂-Ni₃N@CNTs异质结构,这种材料结合了Ni Co O₂对多硫化锂的高吸附性和Ni₃N的高导电性及对多硫化物的催化转化作用,在材料界面上实现了对多硫化锂的捕捉/扩散/转化过程。Ni Co O₂具有极性表面,对多硫化锂具有比较强的吸附作用;Ni₃N可以促进多硫化锂向不溶性Li₂S的转化。多硫化锂从Ni Co O₂快速的扩散到Ni₃N表面,同时实现捕捉和转化,有助于缓解锂硫电池的飞梭效应,从而提高电池中活性物质的利用率及循环寿命。结果表明,在电流密度为0.1 C(1 C=1675 m A g^-1)下,材料的首圈放电比容量可达到1215.3 m A h g^-1。