全世界人口的增长导致化石燃料被不断的开采和消耗,从而引发了环境污染等问题。所以亟需利用可再生能源来填补能源缺口。像风能、水能和潮汐能这样的清洁能源可以被大规模应用,但这些能源会受到地理或气候的影响。因此,需要开发出成本低、安全性高且环境友好的储能设备来克服这些条件的限制。近些年,锂离子电池（LIBs）因其能量密度高、平均输出电压高（约3.6V）和工作温度范围宽等优势被广泛应用于大型的储能设备中。但由于锂资源稀少且分布不均匀,所以钠离子电池（SIBs）因钠资源丰富且与LIBs具有相似的反应机理而被认为是最有可能替代锂离子电池的能源储存设备之一。但由于Na+半径大于Li+半径,所以有些传统的LIBs负极材料并不适合作为SIBs的负极。因此要寻找到容量高、使用寿命长的钠离子电池负极,才能进一步推进钠离子电池的商业化。本文通过将纳米合金颗粒包裹在三维多孔碳中的方式,有效抑制了合金颗粒发生体积膨胀,保证了电极结构的稳定性,从而提高了复合电极材料的电化学性能。以下为研究生期间的主要研究工作内容:（1）利用KCl模板法并结合冷冻干燥和高温退火的方法合成了纳米SbZn合金颗粒包裹在三维联通的多孔碳中的复合材料（SbZn@3DPCs）。该复合材料中Zn具有较好的韧性,有利于抑制Sb金属在电化学反应过程中巨大的体积膨胀,有效防止了电极发生粉化失效。经文献以及实验证明,Zn对不定形碳的石墨化有促进作用,可以将一部分无序的层状结构改为有序的层状结构,从而给Na+提供更多的存储空间。同时,三维联通的不定形多孔碳紧紧包裹在合金颗粒外,不仅抑制了合金颗粒的体积膨胀,阻止了其发生团聚现象,而且提高了电极的导电性和循环稳定性。因此,SbZn@3DPCs表现出了优异的倍率性能和长循环稳定性。在0.1 A g-1小电流密度下,经历200圈循环后,其容量保持在296.2m Ah g-1。其中Zn作为非活性物质并没有提供容量,所以通过计算Sb实际提供的容量为618 m Ah g-1,达到了理论容量的93%。在5 A g-1下,循环1000圈后,容量仍保持在200.2 m Ah g-1,说明其具有良好的长循环稳定性。同时,该复合电极也表现出了良好的倍率性能(在10 A g-1时,容量为224 m Ah g-1)。（2）与上一个实验的制备方法相同,通过使用SnBi合金与多孔碳相结合的方式制备出了共晶成分下的合金复合电极(Sn0.43Bi0.57@3DPCs,其中Sn:Bi质量比为43:57)。共晶合金可以实现更小的粒径尺寸,而更小尺寸的颗粒一方面可以抑制体积膨胀,另一方面也缩短了Na+的传输路径。此外,共晶合金的晶粒尺寸也较小,使其具有更多的位错和点缺陷,这为电化学反应提供了更多的活性位点。三维多孔碳的加入也起到了抑制合金体积膨胀的作用,并且同时提高了复合电极的导电性。因此Sn0.43Bi0.57@3DPCs表现出优异的电化学性能,在0.1A g-1下,经历100圈循环后比容量为258.6m Ah g-1。在1 A g-1下,循环1000圈后容量仍保持为156 m Ah g-1。此外还具有比较好的倍率性能(当电流密度为10 A g-1时,比容量为114 m Ah g-1)。