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锂离子电池是当前最先进的电化学储能系统，广泛应用于各种便携式电子设备、移动通讯、电动汽车等领域。近年来，随着社会的高速发展，人们对其性能提出了更高的要求，从而推动具有高能量密度、长循环寿命的高性能锂离子电池的研究。负极材料是整个电池性能提高的关键。与商业化的石墨材料相比，锡基材料具有更高的比容量（锡元素理论质量比容量和体积比容量分别为994 mAh g-1和7313 mAh cm-3，石墨为372 mAh g-1/883 mAh cm-3）。但是，在充放电过程中Li-Sn合金化产生的巨大体积膨胀，容易导致颗粒的粉化或团聚、不稳定的固体电解质界面膜，从而使循环稳定性变差。因而，如何保证锡基负极材料具有高容量，同时具有优越的循环稳定性，成为研究的重点。 基于上述研究背景，致力于设计和制备形貌可控、颗粒大小可控的高容量锡合金纳米负极材料，研究其微观结构、电化学性能、储锂机理等，具体内容如下: (1)利用改进多元醇的湿化学方法，制备粒径范围为30-50 nm的FeSn5合金颗粒，颗粒具有高的理论容量（929 mAh g-1）和实际容量（750 mAh g-1）。分别利用原位XRD、XAFS、TEM、GITT等测试技术，分析了其储锂机理。首次充放电过程FeSn5相完全可逆，部分颗粒出现了破裂。100个循环后，Fe与Sn完全分离，这是FeSn5循环稳定性变差的主要原因。还原氧化石墨烯(RGO)具有高的比表面积、优良的导电性、机械稳定性，可以有效的缓解充放电过程的体积膨胀，增加整个电极的导电性。为了提高FeSn5合金纳米颗粒的循环稳定性和倍率性能，我们制备了FeSn5/RGO复合材料。与FeSn5合金纳米颗粒相比，FeSn5/RGO复合材料不仅具有高的容量，循环性能和倍率性能都得到了明显的提高。100个充放电循环后，其容量可以保持在674mAh g-1。分别在50，100，200，500，1000 mA/g的电流密度下，FeSn5@RGO电极可以取得的比容量分别为843，664，550，389，266 mAh g-1。 (2)利用改进多元醇的湿化学方法，制备粒径范围为30-50 nm的CoSn5合金颗粒，颗粒具有高的理论容量(917 mAh g-1)和较好的循环稳定性。首次充放电过程的原位XRD和原位XAFS数据表明，CoSn5合金相完全可逆，TEM证明颗粒的形貌基本保持不变。100个循环后，Co-Sn合金的存在是其具有良好的循环稳定性的原因。为了提高CoSn5合金纳米颗粒的倍率性能，我们制备了CoSn5/CNT复合材料。碳纳米管(CNT)对提升CoSn5负极材料的电化学性能，起到了重要的作用。在0.2 A/g的电流密度下，经历270个循环后，容量可以保持772.5 mAh g-1，即容量的维持率为88.9％。500 mA/g电流密度下，经历200个充放电循环后，CoSn5/CNT复合材料可以保持740 mAh g-1的比容量。进一步，分别在0.1，0.2，0.5，1.0和2.0 A/g的电流密度下，复合材料的容量可以保持840.2，770.6，686.2，613.1，535.1 mAh g-1。 (3)利用改进多元醇的湿化学方法，制备粒径范围为30-50 nm的Fe0.5Co0.5Sn5新相合金颗粒，此新相拓展了Co-Fe-Sn相图。作为锂离子电池负极材料，Fe0.5Co0.5Sn5新相理论比容量为931 mAh g-1，是目前M-Sn（M为电化学惰性金属）合金体系中，具有最高比容量的合金。首次充放电循环Fe0.5Co0.5Sn5三元合金相完全可逆，颗粒基本保持原始形貌。100个循环后，小的Fe纳米颗粒与Co-Sn合金相同时存在于电极材料中。在充放电过程中，Fe0.5Co0.5Sn5合金纳米颗粒兼具FeSn5和CoSn5的优点，具有高的容量和优越的循环稳定性，比容量可以达到736 mAh g-1，100个循环后，其容量维持率高达92.7％，平均每个循环比容量损失率为0.07％。通过对晶相相同、颗粒大小相似、形貌相似的FeSn5，CoSn5，Fe0.5Co0.5Sn5合金纳米颗粒电化学性能、反应机理、热力学和动力学性质的对比，得出Fe元素的存在使合金具有高的容量，而Co元素的存在可以维持循环的稳定性。 (4)通过改进多元醇法制备的MSn5(M=Fe，Co)合金纳米颗粒及其复合材料也可以应用于钠离子电池研究领域。MSn5(M=Co)合金纳米颗粒作为钠离子电池负极材料，其理论比容量高达782 mAh g-1，是报道的M-Sn(M为电化学惰性元素)合金体系中，具有最高比容量的合金。充放电循环中，其容量可以达到675 mAh g-1。当FEC作为电解液填加剂时，其循环稳定性得到了明显的改善。在100个充放电循环后，比容量可以维持在380 mAh g-1，容量保持率为79.2％。FeSn5/RGO复合材料在钠离子电池中具有较好的电化学性能，80个循环后，容量可以维持在240 mAh g-1。