电池技术是储能的关键技术之一，目前电池在便携式电子产品中得到了广泛的应用。电池在大型化的储能系统中同样具有广阔的前景，例如电动汽车、智能电网等，但主要的问题在于它的能量密度和价格成本等因素。提高正极材料的性能是提高电池性能的有效方法。基于第一性原理密度泛函理论计算，本论文主要研究了三种二次电池正极材料的基本性质，为提高这些材料的电化学性质及寻找低成本的电极材料提供了理论借鉴。　　首先，通过提高传统材料LiCoO2的结构稳定性去改善它的电化学性能。LiCoO2是性能相对较好、使用最广泛的锂离子电池正极材料。由于Li1-yCoO2脱锂的过程中晶格结构在c方向上会发生较大的变化（先膨胀后塌缩），造成活性粒子的破碎而使电池性能下降甚至失效。因此实际使用时脱锂度y受到限制，y＜0.5,即实际使用容量仅为理论容量的一半。为加强LiCoO2材料的稳定性而提高比容量，我们采用第一性原理方法研究了卤素替代氧原子的效应。通过分析晶格c轴的变化率与脱锂度y的关系，发现氟的掺杂能在较大的y范围内抑制晶格c的增大(0.3＜y＜0.7)，减小LiCoO2的膨胀;氯和溴的掺杂能减小LiCoO2的塌缩。因此卤素的掺杂抑制了LiCoO2系统脱嵌锂过程的体积变化，一定程度上提高了结构的稳定性，可以允许Li1-yCoO2在实际应用中进一步提高脱锂量，提高容量（进一步充电脱锂可使材料中锂空位增多，放电时对锂的容量就大，放电量就增大）。此外，卤素的掺杂提高了锂离子的扩散能力和电极的导电性能，同时对电极电势影响较小，因此也提高了电池的功率密度。　　其次，研究了低成本的钠电池正极的性能。由于锂资源的储量较低，锂电池在大型化的应用领域中，势必会因成本过高而不切实际。地球上具有相对丰富的钠资源，这促使人们重新重视对钠电池的研究。在钠基正极中，O3型层状氧化物具有结构简单、高容量和易于合成的优势。本文采用第一性原理方法系统的研究了O3型层状过渡金属氧化物NaMO2(M=V、Cr、Co和Ni)的电极电势和活化能垒等重要性质。通过对比评价过渡金属对电极电势和活化能垒的影响，揭示了过渡金属在各自主体材料中的作用，从而为钠基电极材料的设计提供理论指导。　　最后，研究新兴的碳基材料石墨烯氧化物(GO)。碳基材料由于质轻、价廉、无污染而成为近年来的热门正极材料。基于第一性原理计算，我们对比了不同C/O下的GO的储锂性能和锂的扩散性能。研究发现，GO中环氧基和羟基可以可逆的存储锂离子;较大C/O的GO拥有较高的锂储存容量，而较低C/O的GO拥有较好的锂扩散性能。因此可以通过调控C/O来调控电极的能量密度和功率密度，从而为实验上制备高性能的碳基正极提供参考。