锂离子电池作为一种新型的绿色可充电电源,具有能量密度高,使用寿命长,无记忆效应等特点。商业化的锂离子电池以石墨作为负极材料只有372 mAh g^-1的理论比容量,不能满足人们对高功率密度和高能量密度的需求。GeO₂和SnO₂作为负极材料都具有极高的理论比容量(GeO₂-1125 mAh g^-1、SnO₂-782 mAh g^-1),但是这两种材料在脱嵌锂过程中的体积变化（GeO₂-400%、SnO₂-300%）,会导致活性物质的破碎、粉化,从集流体上脱离,造成循环过程中容量的迅速衰减,除此之外,这两种材料的导电性较差,严重影响电池的倍率性能。TiO₂理论容量为335 mAh g^-1,作为一种嵌锂化合物,在充放电过程中的体积变化很小,但同样,其导电性较差,不能为电子传输提供足够的通道,导致倍率性能差。本论文通过同步聚合法/孪生聚合法,对几种材料进行纳米化的同时对其进行碳包覆。将金属氧化物纳米化可以缩短锂离子的传输距离,增加电极材料与电解液之间的接触面积。与此同时对金属氧化物纳米颗粒进行三维碳网络包覆,不但提高了复合材料的导电性,而且可以有效缓解金属氧化物在充放电过程中的体积膨胀,同时还抑制了活性物质的团聚现象。具体内容分为如下三部分:（1）通过同步聚合法制备了四种三维硫掺杂碳网络包覆的纳米GeO₂/S-C复合材料（GSC₀、GSC₁、GSC₂和GSC₃）,其中GSC₃的平均粒径最小（16 nm）且含碳量最高（30.8%）。对四种材料进行电化学性能测试,发现当电流密度从50 mA g^-1扩大20倍到1000 mA g^-1后,GSC₃电极容量保持率最高（46.6%）。当电流密度回到初始的50 mA g^-1后,GSC₃电极的比容量仍然可以保持在634.8 mAh g^-1,容量保持率高达90.6%。当电流密度为200 mA g^-1时,对复合材料进行循环性能测试,在循环10圈逐渐稳定后,GSC₃的放电比容量高达606.3 mAh g^-1,经过200圈循环后,放电比容量为289 mAh g^-1,保持率为47.7%。在大电流密度1000 mA g^-1循环500圈,电池的容量仍然保持在179 mAh g^-1,保持率高达47%。（2）通过同步聚合法制备了四种三维硫掺杂碳网络包覆的纳米TiO₂/S-C复合材料（TSC₀、TSC₁、TSC₂和TSC₃）,其中TSC₃的平均直径最小（7.5 nm）且含碳量最高（60.7%）。对四种材料进行电化学性能测试,发现电流密度为50 mA g^-1时,TSC₃的可逆容量最大,为386 mAh g^-1。当电流密度增加10倍后到500 mA g^-1时,TSC₃仍可提供213 mAh g^-1的可逆容量,当电流密度恢复到50 mA g^-1后,TSC₃负极材料显示343 mAh g^-1的稳定可逆容量。当电流密度为200 mA g^-1时,对复合材料进行循环性能测试,开始循环10圈后,TSC₃的稳定充电容量为242 mAh g^-1,200次循环后仍然保持在232 mAh g^-1,容量损失仅为4.1%。在大电流密度1000 mA g^-1循环500次后,TSC₃还有156 mAh g^-1的稳定容量,为初始容量的96.8%(初始容量:162 mAh g^-1)。（3）通过孪生聚合法（TP-SnO₂/C）和同步聚合法（SP-SnO₂/C）分别成功制备了三维碳网络包覆的SnO₂纳米复合材料。孪生聚合法得到的样品（TP-SnO₂/C）尺寸最小,平均粒径为4.8 nm,碳含量为32%。对复合材料进行电化学测试,在电流密度为100 mA g^-1时,TP-SnO₂/C的可逆容量为706.1 mAh g^-1。当电流密度扩大10倍到1000 mA g^-1时,TP-SnO₂/C电极的比容量可以达到341.5 mAh g^-1,容量保持率最高为48.4%。经过1000mA g^-1大电流的测试后重新回到100 mA g^-1时,TP-SnO₂/C电极的容量仍然有542.6 mAh g^-1,保持率为76.9%。在200 mA g^-1的电流密度下,TP-SnO₂/C电极还保持有280.3 mAh g^-1的可逆容量,容量保持率为52.8%。