本论文主要包括以下几部分内容：固体电解质膜中锂离子的动力学性能研究；锂离子在负极材料Li4+XTi5O12中的扩散机理研究；正极材料Li2MnO3中的离子动力学行为研究。深入研究了固体电解质膜中三种重要无机成分(LbCO3, LbO, LiF);采用密度泛函理论计算了这三种化合物的电子结构,并运用弹性能带法模拟了锂离子在其中的扩散行为；研究显示：这三种化合物都具有绝缘电子结构,同时锂空位的存在会制造一些很强的局域空穴,但这些空穴的存在并不会影响整体的电子结构。当锂空位存在时,锂离子能够借助这些空位在Li2CO3与Li2O中进行快速的扩散：锂离子在L12CO3范围在0.227到0.491eV之间)与(0.152eV)中的扩散能垒与在石墨电极中的能垒相当；然而,锂离子在LiF(能垒0.729eV)中的扩散确要明显慢很多；因此,可以通过实验人为的控制固体电解质膜中LiF的含量来提高离子的扩散速率。系统的研究了负极材料Li4+xTi5O12的结构以及锂离子的扩散机理；构建一个1×l×3的超胞并计算其总能及电子结构；分析显示：脱锂态的Li4Ti5O12具有绝缘电子结构,而嵌锂态的LizTi5O12呈现出金属性；由此说明LizTi5O12的电子导电率比绝缘的Li4Ti5O12要高很多,与实验观察一致；同时,利用弹性能带法计算了锂离子在Li4+δTi5O12,Li4-δTi5O12,Li7+δTi5O12,Li7+δTi5O12四种低浓缺陷模型中的扩散路径以及迁移能垒；计算结果显示充电态中(间隙锂与锂空位的扩散能垒分别为1.0与0.7 eV)钾离子的扩散要比放电态中(间隙锂与锂空位的扩散能垒分别为0.13与0.35 eV)的慢很多；通过气体点阵模型以及合作跳跃机理我们还计算了这四种情况下锂离子的扩散系数,并将其在两相共存模型中与现有的实验数据对比；从定性的角度分析,计算得到的理论值与现有实验结论非常吻合。初步研究了层状结构Li2MnO3(?)王极材料的储锂性能；通过密度泛函理论,我们计算了其电子结构,嵌入电压以及锂离子的动力学行为。计算结果显示层状结构Li2MnO3材料为反铁磁构型并具有绝缘电子结构。运用GGA+U方法计算的嵌入电压范围为4.5至4.9V,与实验值很接近。在脱锂过程中,随着深度的脱锂,体系发生严重的变形并且部分的氧原子会逐渐靠近并成键。进一步的态密度图分析显示,这些氧原子失去电荷并逐渐形成(O2)2-态,这与最近报道的实验观察非常吻合。锂离子在Li2MnO3中的扩散研究显示,锂离子在Li2MnO3中具有三维扩散通道而不同于其他岩盐型层状正极材料的二维通道。计算所得的扩散能垒范围为0.56至0.63 eV。