过渡金属氧化物材料比容量高、资源丰富、经济成本低,十分有希望成为下一代高性能锂离子电池负极材料。然而,过渡金属负极材料的实际应用受到循环稳定性差和电子电导率低的限制。虽然研究者们已经采取了各种各样的方法来解决这一问题,但是过渡金属氧化物负极材料的真实电化学过程、电化学反应机制、容量衰减的原因和微结构的变化过程还需要深入研究。在众多的过渡金属氧化物中,Co₃O₄拥有极高的理论容量和优异的物理性质。通过对Co₃O₄电极的研究,我们发现Co₃O₄电极在前几个循环中比容量极高,但是经过30次循环后比容量迅速下降,表明Co₃O₄电极循环性能较差。对比前人的研究可以知道,Co₃O₄低的电导率和体积膨胀问题是导致循环性能差的主要原因。因此,本文以ZIF-67型金属有机骨架为前驱体制备了Co₃O₄多面体,其中金属有机框架可以有效抑制Co₃O₄的体积膨胀问题。同时,将导电性能优异的碳材料与Co₃O₄复合,以提高Co₃O₄的电导率。本文所获得的C包覆Co₃O₄和CNTs/Co₃O₄显示出独特的十二面体结构,具有三维孔隙结构,可有效改善Co₃O₄在充放电过程中的体积膨胀问题。基于碳纳米管（或导电碳涂层）和金属有机框架结构的协同作用,C包覆Co₃O₄和CNTs/Co₃O₄电极具有优异的电化学性能:在1 C的高电流密度下经过500次循环后,仍可实现391.7 m Ah g-1和309.4 m Ah g-1的可逆容量,库仑效率接近100%。本文制备了不同形貌的NiO纳米结构,并利用原位透射电子显微镜技术观察了NiO在锂化过程中的微观形貌和相结构的动态演变过程,同时分析了NiO的组分和价态变化。结果表明在首次充锂过程中,NiO被还原成Ni,并伴随着Li₂O的生成,得到了NiO的锂化反应。另外,在我们发现NiO在锂化过程中存在着巨大的体积膨胀,以及在充锂后部分锂离子不能从NiO电极中脱出,这些会导致NiO差的循环性能。我们以NiO纳米颗粒为工作电极,锂金属为对电极组装成半电池,研究了NiO电极的电化学性能。我们在充放电循环曲线中发现,在前25个循环左右,NiO电极的比容量高且稳定,在此之后,比容量迅速下降。结合原位透射显微镜表征结果,我们发现比容量的迅速下降正是归因于每次循环中都有部分锂离子因Li₂O差的导电性而不能脱出,导致活性物质的损失。且Li₂O在NiO电极上的不断积累,导致NiO电极的导电性越来越差,也会损失部分比容量。