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本论文围绕几类新型高比容量锂离子电池材料开展工作:(1)多孔富氮碳材料的储锂机理;(2)PPy-Fe-O配合物的化学合成、结构分析和储锂机理;(3)PPy-NiO复合物中PPy-Ni-O配合物的电化学制备与形成过程;(4)聚噻吩系列配合物制备、结构分析与储锂性能。 分别以明胶和三聚氰胺甲醛树脂为前驱体，以纳米CaCO3为模板，在惰性气氛下700～900℃温度范围内热解得到多孔富氮碳材料，并研究了其多孔结构和氮元素的存在形式。多孔富氮碳材料具有高的可逆储锂比容量、稳定的循环性能和优异的倍率性能。这主要是由于多孔结构提供了三维的锂离子扩散通道，有利于电解液与电极材料的充分接触，增加了储锂位;高的含氮量改变了碳材料的电子结构，引入了大量的结构缺陷，降低了锂离子的吸附能，增加了储锂容量。 通过化学方法制备的PPy-Fe-O配合物具有高的可逆储锂容量(820mAhg-1)、稳定的循环性能(循环120周，容量稳定在910mAhg-1)和优异的倍率性能，可作为锂离子电池负极材料使用。结合扩展X射线吸收精细结构测试(EXAFS)和密度泛函理论(DFT)计算，确定其具有多层结构，层内Fe原子与吡咯单元上的N原子之间强的配位作用影响了整个吡咯环，使得聚吡咯上出现了新的储锂位置，显著提高了材料的比容量。在充放电的过程中，多层结构发生了可逆变化:嵌锂时，层内的Fe-N键不变化，Fe-O键断裂;脱锂时，层间的Fe-O键可逆形成。在循环过程中层内稳定的Fe-N键的配位作用和层间可逆的Fe-O键的断裂和结合使得材料具有很高的储锂容量和稳定的循环性，而聚吡咯导电网络保证了材料优异的倍率性能。 此外，通过对PPy-NiO复合物电化学活化，也可以得到具有多层结构的PPy-Ni-O配合物，并研究了其结构的形成过程。在放电过程中，NiO分解生成金属Ni和Li2O的纳米弥散相。由于Ni纳米颗粒非常小，活性很高，Ni与包覆层PPy的N原子相互作用，形成强的Ni-N配位作用，削弱了吡咯环上的C-H键及N-H键，并使之产生新的储锂位置，因而使得PPy呈现出电化学活性。PPy-Ni-O配合物具有与PPy-Fe-O相似的多层结构和相同的脱嵌锂机理。 将杂环聚合物由含氮原子的聚吡咯拓展到含硫原子的聚噻吩，尝试通过这种配位作用得到储锂容量高的聚噻吩配合物。通过化学方法制备出PTh-Fe和PTh-Fe-O材料，电化学测试发现这类物质具有高的储锂容量和优异的循环性能。结合EXAFS测试和DFT计算，研究了Fe原子和噻吩环上S原子之间的相互作用，得到了PTh-Fe的单层结构和PTh-Fe-O的多层结构，并提出了PTh-Fe和PTh-Fe-O的储锂机理:Fe原子与S原子之间强的配位作用，减弱了噻吩环上键的作用，使其形成新的储锂位置，因而具有高的储锂容量。此外，PTh所构成的导电网络可以提高材料的倍率性能。这种过渡金属原子和聚合物中杂原子的配位作用，可以将杂环聚合物活化成为储锂容量高的负极材料。