由于用途非常广泛、前景非常广阔，锂离子电池在科研界和产业界受到了极大的关注。作为锂离子电池的传统负极材料，石墨的安全性能不高、能量和功率密度较低，限制了锂离子电池在大型储能装置上的应用。为此，开发新型的负极材料势在必行。　　本文研究了钛酸锂、金属锡、非金属硅三种负极材料，设计了新型的形貌和结构来提高它们的性能：(1)采用水热法制备了蜂窝状介孔钛酸锂，由平均粒径仅8.2nm的纳米晶组装而成，具备分级多孔结构，比表面积高达219.2m2/g；该产物循环数百次后在200(1.1C)和10000mA/g(57C)下的可逆容量分别为169.2和113.2mAh/g；(2)采用水热法制得了钛酸锂锯齿状纳米片自组装微球，其独特的锯齿状纳米片形貌可以使钛酸锂与电解液充分接触；在200和10000mA/g下的可逆容量分别高达164.3和137.8mAh/g，于2500mA/g下循环10000次后容量仍可保持128.2mAh/g；(3)采用阳极氧化法和随后的电化学共沉积法在铜箔表面生长出倾斜的、彼此交错分布的、核壳结构的Cu@Cu6Sn5纳米线；在1C(500mA/g)下循环200次后容量为0.162mAh/cm2，在10C和20C下容量分别为0.073和0.053mAh/cm2；(4)以单分散的无定形TiO2微球为前驱物，经过两次水热法和一次煅烧，制得了介孔TiO2-Sn@C核壳结构微球；在500mA/g下循环200和2000次后容量分别为246.5和206.3mAh/g，在5000mA/g下容量则为131.8mAh/g；(5)以NaBH4为还原剂，采用一锅法制得石墨烯-Cu6Sn5纳米复合物；在500mA/g下循环200和1600次后容量分别为330.9和411.4mAh/g，在5000和10000mA/g下容量则可达246和220mAh/g；(6)以SBA-15为模板，先后通过纳米浇铸、水热法、碳化、浓碱刻蚀和碳热还原法制得有序介孔Sn-C复合物；在500mA/g循环200次后容量为554mAh/g，在5000mA/g下容量则可达366mAh/g；(7)以聚吡咯为碳源，采用加聚反应和随后的碳热还原法制得了Sn@富氮碳纳米线；循环200和600次后在500mA/g下容量分别高达682.6和760.1mAh/g，在5000和10000mA/g下容量则可达355.2和260.4mAh/g；(8)以聚吡咯纳米线为硬模版，依次经过TEOS的水解、空气中煅烧和镁热还原，制得了Si介孔纳米线；在500mA/g下循环50和300次后容量分别保持为1826.8和1283mAh/g，在5000、10000和20000mA/g下容量则可达924.9、737.4和339.5mAh/g，在2500mA/g下进行1000次循环后容量仍高达643.5mAh/g。