近年来,锂离子电池已经在家用电子产品市场占据了主导地位,这是因为锂离子电池相较于传统的商用电池具有更高的能量密度、更低的制造成本并且绿色无污染。但是随着锂离子电池的应用扩展到电动汽车以及大规模储能领域,当前商用的锂离子电池也无法满足实际需求,限制了这些领域的发展速度。由于电池的能量密度很大程度上是由电极材料的性能所决定的,研究并发展高效稳定的锂离子电池电极材料是应对当前日益紧迫的能源与环境问题的重要手段。本文将着重研究基于一维含碳纳米纤维的复合材料,探索研究了复合材料的设计、合成及其在二次电池领域的性能。利用不同的合成方法将碳纳米纤维与其它材料复合,成功的将复合材料中两种组分的结构及性能优势相结合,并引发了一种协同效应,使得复合材料的电化学性能相比于任何单一组分都更加优秀。论文取得的主要研究成果总结如下：1、发展了一种简单的溶剂热方法并成功制备了CNFs@MoS2的纳米电缆纤维状结构。这种复合纤维在被用作锂离子电池负极材料时,展现出了协同效应以及一种新的储锂电化学过程。伴随着充电过程中不断产生的高活性和高稳定性的三硫化钼,复合材料的比容量在最初几十圈内随着循环不断上升。而纳米纤维结构所构筑一种多层导电网络结构,提升了电极的动力学以及循环稳定性。CNFs@MoS2复合电极展现出了极佳的储锂性能,具有高比容量(首圈放电比容量可达1489 mAh/g),循环稳定(50次充放电循环后依然有1264 mAh/g),极佳的倍率性能(5A/g的电流密度下,860 mAh/g),这些优势使得这种复合材料可以一种理想的高能量密度电极材料才制备下一代锂离子电池。CNFs@MoS2展现出的协同效应也有可能被应用于更多的领域,提升锂-硫或锂-氧电池性能提供了思路。2、利用简单的水解反应和高温退火的方法，成功制备了碳化钛-碳纳米纤维复合电极结构,并检测了其在锂-硫电池中的性能表现。这种复合材料具有极佳的导电性,多硫化锂分子的还原动力学得到改善。并且由于极性的碳化钛颗粒对多硫化锂分子具有很强的吸附作用，大大抑制了多硫化锂的穿梭效应,提高了活性物质的利用率。因此,硫/碳化钛-碳纳米纤维电极表现出了极佳的循环性能和倍率性能,是一种极具前途的锂-硫电池电极材料。这种复合电极材料的设计策略简单而高效,对于我们未来制备锂-硫电池或者锂-空气电池都具有指导意义。3、发展了在制备含碳纳米纤维的同时完成二硫化钼复合的技术,利用超细的Te纳米纤维为模板,成功的通过一次水热反应制备了N-CNFs@MoS2的复合纳米材料,并研究了其作为钠离子电池负极材料的性能和HER催化剂的性能。由于复合材料中的二硫化钼纳米片多为单层,并且掺杂了氮原子,N-CNFs@MoS2的电化学性能得到了提升。在作为钠离子电池负极材料时,展现出很好的循环稳定性和倍率性能。此外这种材料的HER性能也得到了显著提升。