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锂离子电池经过二十多年的发展已经成为了一种重要的能量存储器件。虽然目前已经在3 C产品（计算机、通信及消费类电子产品）和电动汽车上实现了商业化应用,但是在大倍率放电和续航时间上越来越难以满足人们的需求,其能量密度和功率密度还需要进一步提高。目前商业化的锂离子电池负极材料主要是石墨,其次是钛酸锂,两者都有理论比容量低等缺点,所以这两种负极材料都难以满足发展需求。本论文以寻找新的可替代负极材料为目标,主要对过渡金属钴基负极材料进行了以下研究:（1）铜箔上直接生长的Co2（OH）2CO3@rGO纳米片阵列用作锂离子电池负极的性能研究。在集流体上直接生长材料不仅可以简化工艺节省时间而且避免使用粘结剂从而增加导电性,是提高电池性能的一种有效方案。本论文中经过水热反应得到了铜箔上直接生长的Co2（OH）2CO3纳米片和CoO纳米线混合相,加入的少量石墨烯对两种物相的比例和材料的整体性能有很重要影响。经测试,在100 mA g-1电流下可逆容量可达2100mA h g-1,即使在5000 mA g-1电流下放电比容量也可达1240 mA h g-1,在1000 mA g-1电流下循环100圈容量保持率可达85%。（2）构建TiO2包覆的多孔CoMn2O4亚微米球用作锂离子电池负极材料。过渡金属氧化物在充放电过程中会造成材料体积膨胀,严重时可导致材料粉化使得电池性能急剧下降,包覆其他材料或者构建特殊形貌能从一定程度上抑制体积膨胀改善性能,本论文首先通过溶剂热法得到Co0.33Mn0.67CO3前驱体,随后通过煅烧得到多孔的CoMn2O4,最后通过水解和聚合作用包覆TiO2。经测试,在1000 mA g-1电流密度下循环500圈后可逆比容量可达940 mA h g-1,在5000 mA g-1电流下仍可达196 mA h g-1,优于单纯CMO。（3）模板法合成Co9S8/C纳米粒子用作锂离子电池负极材料。材料的形貌对其性能具有重要影响,而模板法在合成各种不同形貌的材料方面具有重要的应用。本论文中,使用经济简单的NaCl作为模板首先合成了Co/C纳米片前驱体,经过硫化得到Co9S8/C复合材料,使用模板得到的材料颗粒尺寸较小、团聚少,能够与电解液充分接触且包覆的碳更加均匀,比未使用模板法一步合成的材料性能有很大提高。经测试,Co9S8/C-T纳米粒子在200 mA g-1电流下循环100圈后可逆容量仍然高达631 mA h g-1,即使在5000mA g-1的电流下,可逆容量仍然有362.5 mA h g-1。