在材料科学中晶体结构是连结化学实验与化学理论的桥梁。因为晶体的内部结构决定了材料的宏观性质，了解材料的晶体结构对于设计合成新材料、解释材料结构与性能的关系是十分必要的。Rietveld精修法通过分析材料的X射线或中子衍射数据得到其准确的晶体结构，进而可以从理论上解释材料的宏观形貌与性质，连接化学实验与化学理论；而密度泛函理论则是从基本物理常数出发，通过电子密度和能量的计算来模拟材料的微观结构，进而验证和预测其化学性能，这又连接了化学理论与化学实验。本文围绕着物质结构，针对常见的电极材料讲述Rietveld精修法和密度泛函理论的应用。　　 本文对基于X射线衍射的Rietveld精修进行了研究。主要研究对象包括：一元金属单质(铝)；二元的锰氧化物(二氧化锰、三氧化二锰)；三元的过渡金属钒酸盐(钒酸铁、钒酸钴、钒酸铜)：四元的复合磷酸盐(磷酸铁锂)。这些纳米电极材料的形貌包括零维的纳米颗粒、一维的纳米线和纳米棒、二维的微米片。通过拟合不同形貌的材料的X射线衍射数据，分析它们的晶体结构，并从内部结构角度解释材料的生长机理和构效关系。本文通过密度泛函理论(DFT)研究镁纳米线和镁氢纳米线上的应用。计算三种不同粗细的镁纳米线和相应镁氧纳米线的电子结构和能量变化，分析了尺寸效应对态密度、能隙以及镁氢问成键的影响。能量变化分析结果表明，通过减小镁氢纳米线的尺寸，降低了H的脱附焓，增强了镁作为储氢材料的放氢动力学。这一与实验数据相吻合的结果将为镁基储氢材料的实际应用开辟一条新的可行之路。