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能源短缺与环境污染已经成为全球面临的两大严峻问题,其根本都源于人类对化石能源的过度开发和利用。因此,开拓可再生清洁能源就成为当务之急,然而,大部分可再生能源如风能、太阳能都存在着不可控和间歇性的缺点,不能够提供稳定可靠的能源供给；另一方面,电子信息技术的迅猛发展和清洁电动汽车产业的快速崛起催生了大功率和长寿命的动力需求。锂离子电池具有能量密度大、工作电压高、荷电保持能力强、工作温度范围宽等优点,自开发以来就在便携式电子设备等领域得到了大量应用,未来必将在大规模储能电站和大功率动力电池领域有着广泛的应用前景。为了推动和实现这一远大愿景,重要的是提升锂离子电池的能量密度、功率密度、循环性能和安全性能,实现新型高容量或高安全型氧化物负极材料的大规模可控制备就成为关键之一。另一方面,随着未来锂离子电池在电动汽车和储能电站领域的大规模应用预期,有限的锂资源将难于满足日益增长的需求,也会极大的限制锂离子电池的可持续发展。作为锂离子电池的替代品,钠离子电池具有相似的电化学行为；同时,相对锂而言,钠具有更大的地球储量和更低的使用成本,开发钠离子电池对未来大规模储能电站将具有深远的影响。当前,钠离子电池的发展仍处于再起步阶段,电极材料仍是制约钠离子电池发展的瓶颈,开发适用于钠离子电池的高性能新型电极材料就成为钠离子电池发展的关键。本文主要围绕两方面内容开展了系列的研究工作。一方面探索了可大规模生产且制备过程简单的燃烧法作为锂离子电池新型负极材料的制备方法,制备了钛酸锂复合材料以及铁氧化物复合材料,通过调控复合方式以及复合物组成提高活性物质的综合电化学性能；另一方面,首次探索了系列过渡金属氧化物以及Sb203薄膜作为高性能钠离子电池负极材料,探讨了电化学反应过程和储钠机理,为新型钠离子电池电极材料的发展提供了很好的参考。在第一章中,简要回顾了锂离子电池的发展,介绍了锂离子电池的工作原理与特点,着重论述了三类锂离子电池负极材料(嵌入型、转化型、合金化型)的研究现状。此外,分析了钠离子电池的研究意义,总结了钠离子电池负极材料的研究现状。第二章,介绍了本文中所用到的实验药品、方法和仪器,详细介绍了锂离子和钠离子电池电极制备过程以及后续的电化学测试方法。第三章,采用过程简单且能大规模生产的燃烧法制备钛酸锂粉体,优化了钛酸锂的制备条件,并在此基础上对钛酸锂进行复合。分别将不同含量的过渡金属氧化物Fe203和CuO与钛酸锂进行复合。电化学测试结果表明,复合后活性材料的质量比容量相比于纯钛酸锂有了很大提升。当Fe203和CuO的复合含量为5wt%时,所得到的Li4Ti5O12/Fe2O3与Li4Ti5O12/CuO都具有较高的质量比容量和循环稳定性,在100次循环后可逆容量仍能保持在172 mAh g-1。而在20C的高倍率下,Li4Ti5O12/CuO的比容量还能维持106 mAh g-1。分析其电化学性能提升的原因,一方面是高比容量的过渡金属氧化物可以贡献一部分比容量,另一方面过渡金属氧化物经过转化反应后生成的金属单质能够提高钛酸锂的导电性,从而提高活性材料的倍率性能。第四章是在前一章的基础上,仍采用燃烧法作为铁氧化物负极材料的制备方法,后续通过热还原和碳包覆,得到不同碳含量的Fe3O4/C复合材料。结果表明在碳含量为13.9%时,Fe3O4/C的电化学性能最优,在100次循环之后还能具有470 mAh g-1的可逆质量比容量,在经过60次高倍率充放电循环后比容量仍能回到530 mAh g-1。电化学性能得到提升的原因一方面是由于包覆的连续碳层能提高电子传输速率,同时提高了Fe304的结构稳定性；另一方面也与Fe304活性物质本身是纳米级颗粒有关。第五章,为开发高性能钠离子电池负极材料,我们首次研究了系列过渡金属氧化物作为钠离子电池负极材料。采用静电喷雾沉积技术制备了Fe2O3、NiO、C0304和Mn304薄膜,电化学测试表明四种材料均具有可观的电化学活性。其中Fe203的电化学性能最优,在200次循环之后的可逆质量比容量还能保持在386mAh g-1,而且在5A g-1的高电流密度下,比容量也能保持在233 mAh g-1。接下来我们着重分析Fe203的电化学行为及其储钠机理。通过非原位表征证明了Fe203与Na之间存在转化反应,进一步通过CV曲线以及充放电曲线证明了赝电容行为的存在,促进了Fe203优异的电化学性能。第六章,首次采用静电喷雾沉积技术制备了Sb203薄膜作为高性能钠离子电池负极材料,通过非原位表征证明了Sb203与钠反应机理是转化-合金化反应。该反应既可以缓解体积膨胀,加速反应动力学,又能降低反应电位,获得更高的比容量和能量密度。基于这种独特的储钠机理,Sb203负极表现出优异的电化学性能,在0.5 A g-1的电流密度下经过200次循环后质量比容量还能保持在509mAh g-1,并且在5 Ag-1的高电流密度下还能维持265 mAh g-1。最后,在第七章中,系统总结了本论文的研究内容,指出了现有工作的不足,并提出了未来的发展方向与建议。