经过数十年的研究,锂空气电池的研究已经取得巨大进步,但仍存在一些难以攻克的问题成为锂空气电池发展路上的绊脚石。其中,空气阴极性能不佳,ORR和OER催化活性低,导致电池能量转换率低,循环性能差,寿命衰减严重。经研究发现,设计具有多孔结构阴极可以有效地提高比表面积,增加催化反应活性位点。在此基础上,向多孔阴极中引入电催化剂可以进一步提高电极催化活性,极大地提升电池性能。由于碳基材料独特的物理化学性质,使之广泛地应用于锂空气电池中。天然生物高分子聚合物广泛地存在于地球表面,具有价格低廉、产量高等特点,是合成碳基材料理想的前驱体。海藻酸钠作为一种常见的天然高分子聚合物,可与多种金属离子进行离子螯合形成海藻酸盐凝胶。以之为前驱体在高温碳化过程中含氧基团热分解形成二氧化碳和水并产生微孔结构,进而形成含金属纳米结构的金属/碳复合多孔材料。本文将通过一种新型的方法合成无定形多孔碳基负载过渡金属催化剂的锂空气电池阴极催化剂材料,对其结构,组成进行详细的分析,并在此基础上深入研究它的电化学性能。本文的工作包括:章节一:简单综述锂空气电池领域的背景,介绍锂空气电池的发展历程及其分类,详细介绍了非水系锂空气电池的结构和工作原理。并从三个方向针对锂空气电池的优化进行了仔细的阐述,包括优化空气阴极,保护金属锂阳极和改善电解质。章节二:详细介绍了镍纳米粒子/无定型碳多孔复合材料的制备。在制备海藻酸镍凝胶的过程中引入表面活性剂（CTAB）为胶束模板改变材料孔结构。经过不同温度碳化处理,得到镍纳米粒子/无定型碳多孔复合材料。碳化温度的改变,胶束模板剂的引入对材料的形貌,结构,组成以及电化学性能均带来不同程度的影响。结构测试发现600℃碳化无胶束模板的样品具有较高的比表面积(185m²g^-1)且存在多级孔。成分分析表明该样品具有较好的电导性能。将其作为锂空电池阴极催化剂,电化学性能测试表明该样品展现出较好的OER催化活性（充电平衡电压为4.2 V）,较好的能量转换率（62%）,较高的放电比容量(1950mAhg^-1)以及较好的倍率性能。章节三:通过离子交换制备海藻酸锰凝胶,引入胶束模板改变材料孔结构。经碳化得到氧化锰纳米粒子/无定型碳多孔复合材料。形貌和结构测试发现600℃碳化无胶束模板的样品为微孔结构,相较有胶束样品孔径略大一点,此外还具有较大比表面积(150 m²g^-1)。将其作为锂空气电池阴极催化剂,阻抗测试发现该样品具有较好的阻抗性能,并发现阻抗性能与碳化温度有关,温度越高,石墨化程度越大,阻抗越小。恒流充放电测试发现该样品表现出较好的OER催化活性（充电平衡电压为4.15 V）,较好的能量转换率（62.7%）和较高的放电比容量(2500 mAhg^-1)。