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锂离子电池作为电动交通工具最佳的动力源,它的性能直接关系着电动交通工具的性能,如能量密度的大小就决定着单次充电的续航里程。自1991年首次商业化至今,锂离子电池已经历了近三十年的发展,但其性能水平特别是能量密度和安全性方面还难以满足人们的期望。提升电池的能量密度,继续探索新型高容量的电极材料。对于负极,即要开发容量高于商业化的石墨类负极(372 mAh g-1)的新材料。基于转化反应的过渡金属化合物可发生多电子转移而获得更高的理论容量,具有重要的基础研究价值。但这类材料在充放电过程中体积应变大、自身导电性较差等因素使这类材料无法兼具高容量和长寿命。本论文通过构筑与碳基材料复合的具有特殊形貌的过渡金属化合物纳米结构来探索改善此类材料的性能。（1）基于Cu基底的模板效应及碳热还原作用,发展了一种类CVD的快速制备氮掺杂碳纳米片支撑的碳包覆中空CuO纳米颗粒复合物（Hollow CuO@NCSs）的方法。此类的中空结构和碳包覆设计大幅缓解了充放电过程中的体积应变,碳基底和氮掺杂提高了材料的导电性,使所得复合材料展现出优异的循环稳定性(如1 A g-1下循环1000次容量仍有688 mAh g-1,且无明显衰减)。（2）在上述方法的基础上进行拓展。借助硝酸盐易分解生成氧化物的特性,直接将硝酸镍涂布于还原铜箔之上,利用金属镍的高催化活性制备出氮掺杂碳片支撑的石墨化碳包覆的纳米NiO复合材料（C@NiO@NCSs）。该复合物与锂离子反应时表现出优异的循环和倍率性能,如1 A g-1电流密度下循环1500次后容量可维持在651 mAh g-1,并在4 A g-1的大倍率下仍有409 mAh g-1的高容量,可达到1 A g-1下容量的75%。（3）材料形貌对锂离子的脱嵌性能有着重要影响。金属有机框架（MOFs）具有特定的晶体形貌,并可以实现尺寸及组成的调控。利用水热法设计了双金属Ni/Co-MOFs的重组装合成,并得到规则纳米棒结构。以此MOF为模板,通过热处理获得了单分散的类石墨烯包覆的双金属氧化物复合材料（NiCo2O4@graphene）。研究了双金属化合物的协调作用。所制备的复合材料结合了类石墨烯包覆、双金属元素和单分散复合结构的优势,作为负极时在电流密度1 A g-1下循环1200次后容量仍可保持在610 mAh g-1,相较于初始容量无明显衰减。（4）相较于过渡金属氧化物,对应的硫化物的导电性更优且电压平台更低。以双金属Co/Ni-MOF-74前驱体的可控设计为基础,发展了一种一步硫化法制备多级碳包覆双金属硫化物（CoNi2S4@PCS/CNTs）多孔纳米材料的方法。成功获得了碳纳米管根植于由分散有CoNi2S4纳米颗粒的石墨化碳纳米片自组装的球形复合材料。作为负极,所得结构相对于单金属硫化物,各项电化学性能均得到了极大的提升。