自锂离子电池实现商业化以来,因其能量密度高、循环寿命长而受到人们青睐。但锂资源在地壳中储量有限,且分布不均,同时二次电池相关产业对锂资源需求巨大,这使得锂离子电池生产成本逐年增高。最近备受人们关注的钠离子电池在工作原理、电池构成、生产工艺和生产设备等方面都与锂离子电池高度相似。钠资源在地壳中的储量丰富、分布广泛,因而钠离子电池生产成本相对较低,特别适合作为大规模储能设备使用。一款钠离子电池正负极材料的匹配度高低,在很大程度上决定了这款电池性能的上线,技术成熟的钠离子电池正极材料的首周库伦效率在98%左右,但负极材料首周库伦效率较低,这使得正极材料的性能难以完全发挥出来。基于此类问题,本文对钠离子电池负极及负极补钠剂材料展开了研究工作。本文设计并制备了一种O3相层状氧化物Na Fe0.5Ti0.5O2,在扣式钠离子半电池测试中,首周放电时只能嵌入0.06个Na+,但在后续的充放电过程中可逆比容量约为90 m Ah/g。在1 C倍率下的循环650周容量保持率在89%以上;10 C高倍率下循环270周,容量保持率在80%左右,说明该材料就有良好的循环稳定性和倍率性能。但其首周放电时难以嵌入更多的Na+,不能作为钠离子电池负极材料使用。根据其特殊的电化学性能,本文将Na Fe0.5Ti0.5O2作为钠离子电池负极补钠剂在全电池中使用。装有补钠剂的全电池能量密度更高,循环稳定性更好。Na Fe0.5Ti0.5O2不仅能提供额外的钠离子,还能参与全电池的充放电循环。Na Fe0.5Ti0.5O2在空气中的稳定性差,且能与其配合使用的负极材料有限,难以实现产业化。因此开发高容量、高首效的碳基负极材料显得更有意义。沥青是石油炼化的副产物,其具有成本低廉、货源广泛、碳含量高、杂质少等特点,但沥青在高温条件易形成石墨化结构,储钠性能较差。本文对沥青进行预氧化处理,来提高其碳化后的无序化程度,制备出的无定形碳具有较高的比容量和库伦效率,分别为229.6 m Ah/g和84.1%。探索了预氧化温度、碳化温度对制备无定形碳性能的影响。为了进一步了解碳化温度及预氧化对无定形碳材料性能的影响,本文对松果壳预氧化处理,并在不同温度下碳化。通过对比XRD衍射图谱,并结合拉曼光谱拟合结果,发现在一定温度范围内随着碳化温度升高,材料的层间距变小,无序化程度降低,同时可逆比容量和首周库伦效率都有所提高,从而揭示了高温碳化过程中材料内部微观结构的变化规律。