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本研究采用简单的溶剂热、溶胶-凝胶及碳化等方法分别制备了核-壳结构Ni-Ce O2@PANI纳米球、双壳层Ce O2@C空心球、蛋黄-壳Si O2@Ti O2@C纳米球以及放射状介孔孔道Si O2/S@PANI纳米球,材料的形貌及结构可控,通过一系列的表征测试验证了实验机理的猜想,并将其分别应用于超级电容器、锂离子电池、及锂硫电池中。核-壳结构Ni-Ce O2@PANI复合材料的制备,首先通过溶剂热法制备Ni-Ce O2纳米球,然后,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为包裹剂,通过苯胺（An）的化学氧化原位聚合,可得Ni-Ce O2@PANI复合材料。Ni-Ce O2纳米球的直径约100 nm,PANI外壳厚度约40 nm。核-壳结构的Ni-Ce O2@PANI能起到外壳保护内壳的作用,用作超级电容器电极材料,在电流密度为1 A g-1时,比电容为866 F g-1,能量密度为120.3 Wh kg-1,经10000圈长循环后,初始电容保持率为85.6%。双壳层Ce O2@C空心球状复合材料的制备,首先以PVP聚集体为软模板,乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备Ce O2空心球,然后再以酚醛树脂（RF）为碳源,对Ce O2空心球进行包覆,经煅烧后,可得双壳层Ce O2@C空心球。Ce O2空心球的直径约100 nm,壳厚约20 nm,C层厚度约15 nm。将其用作锂离子电池负极材料,得益于介孔结构及内部空腔,能增大材料的比表面积以及复合材料与电解质的接触面积、缩短Li+和电子的传输路径,在电流密度为100 m A g-1时,具有高达1309.1 m A h g-1的初始放电容量,经过300圈连续充放电后,比容量仍可达903.6 m A h g-1,库伦效率接近100%,且具有良好的倍率性能,在1000 m A g-1下,比容量为761.6 m A h g-1。通过溶胶-凝胶法以及碳包覆制备了Si O2@Ti O2@C纳米球,进一步改变刻蚀时间可得具有分级结构的Si O2@Ti O2@C纳米球,这种独特的设计为锂离子电池的性能提供了许多优势。C外壳的厚度为～35 nm,Ti O2内壳的厚度为～30 nm,Si O2核与Ti O2层之间的空隙随刻蚀时间不同而变化。具有30 nm空隙的蛋黄-双壳Si O2@Ti O2@C,作为锂离子电池负极材料,在1 A g–1下,在800圈循环后,具有701.1 m A h g–1的高放电容量,库仑效率约为99.04%。结果表明,具有合适核壳间距的蛋黄-双壳Si O2@Ti O2@C纳米球有利于减缓材料的结构塌陷和聚集,适应蛋黄的体积膨胀以及改善锂离子电池的循环寿命。放射状介孔孔道Si O2/S@PANI纳米球的制备,首先通过溶胶-凝胶法制备具有放射状介孔孔道的Si O2纳米球,然后通过熔融扩散法将硫灌入Si O2纳米球的放射状介孔孔道中,再对其进行An包覆,可得Si O2/S@PANI复合材料。Si O2纳米球的直径约500nm,PANI外壳厚度约15 nm。将复合材料用作锂硫电池的正极材料,具有径向介孔孔道的Si O2纳米球可提供足够的内部空间来容纳硫的体积膨胀,并具有强大的对多硫化锂（Li PSs）的吸附能力。另外,用作导电框架的薄PANI涂层具有足够的导电路径,并有效地防止了Li PSs的向外扩散,从而导致了长循环稳定性。得益于复合材料独特的结构和成分优势,在0.2 C下获得了1008.6 m A h g-1的初始比容量,并在1000次循环后获得了出色的循环稳定性,每个循环的容量衰减为0.04%。