随着锂离子电池在移动电子设备、电动汽车以及储能领域的广泛应用,市场对电池的能量密度及循环寿命等性能提出了越来越高的需求,基于嵌入反应的电极材料（如LiCoO₂正极材料和石墨类负极材料等）已经不能满足对更高性能锂离子电池的要求。另一方面,鉴于世界锂资源匮乏的事实,我们也有必要预先研究锂离子电池在规模储能领域中的可能替代者-钠离子电池及其材料。本论文将转换反应材料与多孔碳复合,改善转换反应材料的电化学性能,并探索其转换反应机理。合成MoS₂纳米片并将其同步负载到非晶碳纳米片上,制备了一系列不同负载量的MoS₂/C复合物。研究了作为储钠材料时,在发生了完全转换反应以后MoS₂/C复合物在脱钠过程中的反应可逆性、反应路径及其与复合物的动力学性能间的关系。通过高分辨透射电子显微镜分析充电过程中各阶段的产物并结合循环伏安方法,发现随着复合物中碳含量的增加,原本不可逆的转换反应逐渐变得可逆,并最终回到MoS₂。探测到了可逆转换反应的产物NaMoS₂,并进一步使用球差校正透射电子显微镜进行了观察。第一性原理计算证明了转换反应可逆发生的热力学可能性,并推测了中间产物的结构。复合物中碳含量对反应路径的影响说明,转换反应的可逆程度受材料动力学因素的显著制约。在作为储锂材料时,实验和计算都证明该复合物也具有与储钠时相似的行为和过程。但是,由于锂离子半径更小,相应形成的LiMoS₂与MoS₂层间距差别较小,透射电镜下难以准确探测。通过控制放电深度、循环伏安测试不同反应路径的氧化峰的相应电位,我们间接证实了LiMoS₂的生成,即MoS₂储锂转换反应的可逆性。制备了SiO₂与高度有序介孔碳的复合物SiO₂@MC。通过在碳的液相前躯体中引入SiO₂前躯体,利用表面活性剂使两者同时发生自组装形成高度有序的介孔结构,避免了传统浸渍法在介孔碳中引入转换反应材料时负载量低和分散性差的问题。研究发现,SiO₂@MC首周具有⁶70 mAh g^-1的可逆比容量,其中SiO₂表现出800 mAh g^-1的可逆比容量。与传统浸渍负载法得到的复合物相比,用经过改进的方法所制备的SiO₂@MC具有更高的比容量。此外,我们采用固相法合成了纯相Li Ni_0.85Co_0.15O₂。将放电截止电压扩展到1.35 V时,在2.4和1.8V观察到一对充电/放电平台。在后续循环中,1.8 V放电平台与3.75 V放电平台出现平台长度（或对应比容量）出现“此消彼长”的现象。对放电到1.35 V范围内充放电过程中LiNi_0.85Co_0.15O₂的结构变化过程给出了推测,能够较好的对实验中观察到的两个放电平台“此消彼长”进行理解和解释。