锂离子电池是当今新能源领域研究的热点之一，它在便携式电子产品中的成功应用使人们对其应用于电动汽车和大容量储能电池寄予了厚望。怎样不断提高电池各项性能一直是人们关注的焦点。开展电池相关材料电化学性能的优化、新材料的探索及电极反应机制的研究是其中重要的研究内容。本论文开展了直接生长在集流体上低维负极材料电化学性能的研究，利用无粘接剂、导电添加剂影响的优势，分析了影响电极材料本征特性的关键因素，得到以下主要结果：　　 (1)对于磁控溅射方法生长的SnO2薄膜电极，通过在电极材料和集流体间引入Cu过渡层和LiF表面修饰层，改善了SnO2电化学性能。发现通过增加集流体/电极材料界面的接触面积和包覆合适厚度的离子导电修饰层是提高薄膜电极的电化学性能的有力手段。　　 (2)对于脉冲激光沉积的MnO薄膜，研究了生长温度对晶态及微观结构和电化学性能的影响，分析了影响电极反应过电势、库仑效率的主要因素。发现薄膜电极材料生长温度的优化可以有效地改善MnO的动力学特性，获得优异的电化学性能，但对过电势的改善效应却不明显，表明转变反应中动力学特性和热力学特性是两个不同的方面。　　 (3)在磁控溅射技术生长的MnO薄膜负极中，发现生长气氛对电极组分和物相具有显著的影响。在氩气氛环境下，只有在大于700℃的高温下才能得到含Mn3+/Mn4+较少的MnO相。在还原性气氛(Ar：H2=95:5)的环境下，室温条件下即可有效地抑制Mn2+的氧化，获得纯相的MnO薄膜，更高的生长温度可进一步提高电极的电化学性能。　　 (4)采用ZnO模板法在不锈钢基底上制备了Ge纳米管阵列。研究表明这种电极构型可有效地缓解Li脱嵌过程中的体积应变问题，改善电极材料的可逆容量、循环和倍率性能。　　 另外，利用交流阻抗技术研究了透明陶瓷锆钛酸镧铅的电输运特性，诠释了晶界处空间电荷层效应，分析了这种效应对电光性能可能的影响。