【摘 要】
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现今锂离子电池在各个领域已经得到了广泛应用,但有限的锂资源迫使人们将目光转向更具有成本效益的可充电钠离子电池体系。由于Li与Na相似的理化性质,近年来基于钠的电池体系得到了迅猛发展,但它仍面临着钠离子半径大、离子传输慢、动力学迟缓且电势较高以及相对原子质量较大的问题,直接导致了该体系能量与功率密度偏低。为了解决这些问题,主要有以下两个策略:（1）进一步发展常规的钠离子电池,开发高性能低成本的正负极
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现今锂离子电池在各个领域已经得到了广泛应用,但有限的锂资源迫使人们将目光转向更具有成本效益的可充电钠离子电池体系。由于Li与Na相似的理化性质,近年来基于钠的电池体系得到了迅猛发展,但它仍面临着钠离子半径大、离子传输慢、动力学迟缓且电势较高以及相对原子质量较大的问题,直接导致了该体系能量与功率密度偏低。为了解决这些问题,主要有以下两个策略:（1）进一步发展常规的钠离子电池,开发高性能低成本的正负极材料;（2）使用金属钠作为负极来开发高能量密度的钠金属电池,其中硫正极具有低成本、高比容量、环境友好等优势可与金属钠配对构建室温钠硫电池。因此,本论文采取了上述两种策略,以同样低成本的天然高分子为原料构建了钠离子电池负极材料和钠硫电池正极材料,研究了其储钠性能并探讨了储钠机制,拓宽了天然高分子在储能领域中的应用,为下一代新型绿色储能技术提供了新的可能性。主要的研究内容和结论如下:（1）利用甲壳素特定的层状结构,通过一种简单可拓展的方法合成了含有N/O掺杂的甲壳素碳纳米片（CCNs）。进一步研究了不同温度下热解的CCNs的特性及其储钠性能,分析发现CCNs-600具有最大的层间距以及最高的N/O含量,有利于Na+的存储。通过赝电容贡献计算可知CCNs-600是以电容性质主导的储钠行为,有利于电极表面快速的离子吸附/脱附和氧化还原反应。因此,CCNs-600展现了卓越的倍率性能和循环性能,在高达10 A g-1的电流密度下保持了100 m Ah g-1左右的容量,并在5 A g-1的大电流密度下实现了长达10000圈的循环。（2）以甲壳素碳纳米片为宿主材料封装SeS2合成了高性能的正极材料（CCN/SeS2）,并以CCN/S和CCN/Se作为对照组,分析对比了三者的储钠行为。研究发现CCN/SeS2兼具较高的比容量和快速的反应动力学,有利于降低过电势和反应阻抗,促进钠离子的扩散和实现放电产物的均匀沉积,从而展现出了较为优异的电化学性能。此外还组装了基于甲壳素的全电池（CCNs负极和CCN/SeS2正极）,为人们提供了用天然绿色的原材料开发储能装置的新思路。
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