锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等优点,被广泛应用于各种电子设备。然而,由于商业化石墨负极理论容量的限制,锂离子电池的能量密度已经达到它的上限。相比于锂离子电池,钠离子电池具有资源丰富、价格低廉等优点,在大规模储能领域具有更大的成本优势。但钠电负极材料的研究也处于与锂电相同的困境。因此,开发一种高效的负极材料以解决锂电和钠电的困境就成为了目前研究的重点。钴基化合物作为一种典型的转换型材料具有高的理论容量,被认为是富有潜力的负极材料。但其自身存在的本征缺点,如充放电过程中离子扩散动力学缓慢、体积形变大等严重限制了它的实际应用。通过对其进行改性能够赋予材料独特的性质,进而改善电化学性能。本论文以钴基化合物为研究对象,通过限制材料尺寸、元素掺杂、构筑复合、设计特殊结构等手段提升材料的储锂/储钠能力,并结合密度泛函理论（DFT）计算对性能提升原因进行深入分析探讨。通过溶剂热法制备得到分级多孔Co3O4纳米片。随后基于Co3O4为p型半导体,Ti O2为n型半导体,在Co3O4外部引入一层Ti O2层构建p-n结。p-n结的构建能够诱导产生内建电场加速离子的迁移,增强倍率性能。表面Ti O2层与多孔结构则很好地缓解了Co3O4的体积形变问题,改善了循环稳定性。多孔Co3O4/Ti O2纳米片、多孔Co3O4纳米片与无孔Co3O4纳米片在0.2 A g-1电流密度下循环100圈后,放电容量分别保持为1065、619与135 m Ah g-1。并且在2A g-1电流密度下循环1600圈后,多孔Co3O4/Ti O2纳米片的放电容量依然维持在801 m Ah g-1。通过溶剂热法制备了Cu2+掺杂Co3O4空心球。随后以Si O2为模板,在Co3O4外部包覆了氮掺杂碳层,并在Co3O4空心球与氮掺杂碳层之间构建了空腔结构。研究了Cu2+掺杂对Co3O4形貌及性能的影响,并通过对比实验确定了最佳的Cu2+掺杂量。通过理论计算结合XRD、XPS测试确定了Cu2+在Co3O4中的存在位置。此外,系统地探讨了空腔结构与Cu2+掺杂对Co3O4储锂/储钠性能的影响。实验结果表明,空腔结构能够很好地解决充放电过程中Co3O4的体积膨胀问题,改善循环稳定性。理论计算证明Cu2+掺杂能够提升Co3O4的电子电导率,增强倍率性能。该复合材料在5 A g-1电流密度下循环1000圈,储锂容量高达544m Ah g-1。在2 A g-1电流密度下循环500圈,储钠容量保持为254 m Ah g-1。采用金属硝酸盐诱导聚合物发泡策略制备得到三维结构Se/N共掺杂碳骨架封装CoSe2纳米晶（CoSe2@3DSNC）。利用XRD、TEM、XPS等测试证实了Se/N共掺杂。Se掺杂成功将碳层间距由0.348 nm扩大至0.432 nm。理论计算表明碳层间距的扩大能够降低Na+迁移能垒,增强倍率性能。此外,三维结构碳骨架的封装效应很好的解决了CoSe2体积形变问题,改善了循环稳定性。CoSe2@3DSNC表现出优秀的储锂/储钠性能。在10 A g-1电流密度下,储钠容量高达338 m Ah g-1。利用金属有机骨架衍生的硒化策略制备得到ZnSe/CoSe2@NC-NT/NRs负极材料。该材料主要是由碳纳米棒和碳纳米管所构成的分枝结构。其中碳棒的内部与碳纳米管的末端封装着ZnSe/CoSe2纳米颗粒。分枝结构碳骨架不但能够抑制ZnSe/CoSe2的体积膨胀,而且为离子的迁移提供了大量路径。选取ZnSe与CoSe2作为集成组分构筑异质结构的原因在于ZnSe与CoSe2之间具有大的带隙差,能够在两相界面处诱导产生更强的内建电场加速离子与电子的迁移行为。理论计算表明在内建电场作用下,两相界面处离子的迁移能垒小于ZnSe与CoSe2体相中的迁移能垒。ZnSe/CoSe2@NC-NT/NRs表现出比大多数已报道的CoSe2基负极材料更加优秀的储锂/储钠能力。