2004年,石墨烯的诞生拉开了研究二维纳米材料的帷幕。此后,以石墨烯为代表的二维纳米材料掀起了纳米电子学和材料学等领域的研究热潮。一方面,这些二维纳米材料具有优异的电、光、力等物理性质。另一方面,他们凭借自身的独特几何构型一度成为研究的焦点。其中,二维纳米结构比表面积大以及无悬挂键的特点对金属离子在其表面吸附和扩散是非常有利的。本文是在我充分调研了二维纳米材料作为离子电池电极的基础上,利用第一性原理研究了几种优异的二维纳米电极材料:首先,研究了InP₃单层作为Li/Na离子电池的阳极材料。一方面,Li/Na吸附的InP₃体系是金属性质,这保证了在充放电过程中的导电性。另一方面,Na离子在InP₃表面上的扩散势垒低到0.06 eV,说明具有超快的充放电能力。此外,单层InP₃的几何结构在最大存储容量情况下(258.1 mA h g^-1)还能够保持住几何构型,这一点使它在阳极材料领域具有很大的潜力。其次,我们预测了另一种二维SnP₃作为Na离子电池的阳极材料。通过声子谱,结合能,分子动力学的计算可知,二维纳米SnP₃单层是稳定的。研究发现,二维SnP₃作为阳极材料具有低的扩散势垒、高的存储容量、合适的开路电压。另外,由于层间协同效应,导致Na离子在少层SnP₃的扩散能力有所下降。最后,研究了二维单层、双层arsenene和graphene/arsenene异质结作为Mg离子电池的阳极材料。单层（双层）arsenene作为阳极材料具有较低的镁扩散势垒、较高的理论容量。与单层arsenene作为阳极材料相比,graphene/arsenene异质结构不仅可以提高Mg的吸附强度,而且降低了扩散势垒。尤其是Mg的扩散势垒低到了0.08 eV,这潜意识的表明其快速迁移能力。