钒基材料因其无污染、成本低、能量密度高、可快速充放电等优点在储能领域受到了人们的广泛关注。同时,钒元素丰富的价态有助于实现多电子电化学反应,进而可提供更高的理论比容量。但是钒基材料在长期反复的锂化、钠化以及去锂化、去钠化过程中会发生严重的体积膨胀并导致材料结构坍塌,形成不稳定的固体电解质界面膜,使电极材料结构遭到严重破坏,容量大大衰减。大量研究表明:将材料纳米化、调控形成中空结构以及将材料与碳进行复合等能有效缓解充放电过程中的材料的体积膨胀问题,从而获得稳定的循环性能。本论文选择钒基负极材料作为研究方向,通过合理的结构设计,制备了导电碳纳米纤维限域的三氧化二钒纳米粒子（V₂O₃@MCNFs）、含氮的空心球碳壳限域的氮化钒量子点（VNQD@NC HSs）两种材料。得益于其独特的结构,上述两种材料均表现出良好的充放电倍率性能和循环性能。论文具体研究内容如下:（1）通过静电纺丝技术,合成了三氧化二钒纳米粒子被限域在多通道碳纳米纤维结构中的材料（V₂O₃@MCNFs）。多通道的N掺杂碳纳米纤维改善了材料的导电性,限制了三氧化二钒粒子的体积膨胀,增强了V₂O₃@MCNFs复合材料的结构稳定性。相互交联的三维碳纳米纤维网络提供了良好的电子传输通道,保障了快速反应动力学。作为钠电负极材料,V₂O₃@MCNFs在0.1 A g^-1电流密度下循环200圈后,仍然保留321.6mAh g^-1的比容量;在1 A g^-1下电流密度,4000次充放电循环后仍然保持232 mAh g^-1;甚至在5 A g^-1的超大电流密度下,经过10000次充放电循环后其容量保有率仍有82%。（2）针对氧化钒体系中,材料的导电性仍然有限,氧化钒纳米粒子虽然控制在纳米尺寸,但是仍然面临着体积膨胀,离子、电子传输动力学受限等问题。本文设计了一种含氮空心碳球限域氮化钒量子点的复合材料（VNQD@NC HSs）。VNQD@NC HSs复合材料中氮化钒量子点缩短了电子、离子的传输距离,改善了锂离子、钠离子的传输动力学,提高了材料的倍率充放电性能。氮掺杂的空心碳壳结构既可以提高材料的导电性,又可以增加结构的循环稳定性,空心结构还给体积膨胀提供了足够的缓冲空间,提升了充放电循环稳定性。作为锂电池和钠电池负极材料,VNQD@NC HSs表现出良好的电化学储锂、储钠性能。在电流密度为0.1 A g^-1时,200次充放电循环后其电化学容量仍然可以达到832 mAh g^-1,显示出优异的储锂性能。与此相对应,在钠电池中,在0.1 A g^-1充放电循环200次后容量仍可以保持360 mAh g^-1,而以1 A g^-1充放电循环1400次后其容量仍然可以达到306 mAh g^-1。