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随着世界性环境和能源问题日益严峻，锂离子电池以高效、清洁、高能量密度等优点备受瞩目。研究高能量密度、高功率、高安全性、长寿命和低成本的锂离子电池正负极材料，是锂离子电池发展和应用的关键问题。多种新型正负极纳米材料，如钛酸锂、氧化铁、锡基化合物、三元材料以及锰酸锂，具有高倍率、安全稳定、低成本等特点，有望发展为下一代锂离子电池电极材料。本论文以上述正负极材料为研究对象，以优化其电化学性能为目的，探索了多种纳米材料制备方法，实现了材料电化学性能的提升。发展了钛酸锂纳米晶的低温固相合成方法。选择介稳的立方相钛酸锂的纳米晶为前驱体，研究了其Li+-H+交换过程、热稳定性以及转化温度，实现了钛酸锂纳米晶的低温固相合成。因其大比表面和小尺寸，钛酸锂纳米晶显示出优异的倍率性能，5C下容量达162mAh/g。研究了氧化铁纳米片的溶剂热合成方法。通过调控反应条件，使材料沿ab平面生长最终生成纳米片，且生长过程符合Ostwald熟化机制。因其小尺寸，氧化铁纳米片具有优异的电化学活性，循环稳定性和倍率特性，600mA/g循环150圈容量保持540mAh/g，2400mA/g容量280mAh/g。发展了硫化亚锡纳米带的水热合成方法。通过调控反应条件，使SnS按Ostwald熟化机制沿[020]方向生长成纳米带。SnS纳米带具有良好的柔韧性和电化学活性。尤其值得关注的是，在电池循环之后，SnS纳米带因其一维结构对应力和体积变化的良好承受能力，很好地保持了一维纳米结构。构建了表面富Li2TiO3的三元材料纳米带制备方法。调控合成多元金属草酸盐纳米带，利用其受热失水性质设计包覆方法，并通过高温固相反应，获得表面富Li2TiO3的三元材料纳米带。因钛酸锂在a-b平面和c轴方向上有锂离子通道，减小了表面锂离子迁移的阻抗，且性质稳定，故包覆纳米带体现出非常优异的常高温倍率和循环性质。发展了包覆-掺杂改性的锰酸锂纳米棒材料的合成方法。以MnOOH纳米棒为前驱体，利用其受热失水性质设计包覆方法，获得了Li2SiO3包覆，和Li-Ti-Mn-O包覆且Ti4+掺杂的锰酸锂纳米棒。因包覆层抑制副反应促进界面电荷转移，Ti4+掺杂提高结构稳定性，改性的锰酸锂纳米棒具有优异的常高温倍率和循环性能。