石墨是锂离子电池商业化最成功的负极材料,它通过形成层间化合物LiC₆来实现锂的存储,但是由于锂在地壳中的储量有限,使得其无法满足经济社会对二次电池日益增长的需求,而高昂的锂原料价格势必会成为阻碍其进一步发展的关键因素。钠与锂位于同一主族、与锂具有相似的理化性质、而且其在地壳中的丰度远高于锂,所以钠离子电池被视为锂离子电池的补充和替代者。但是钠原子半径比锂大,很难像锂那样形成层间化合物,导致传统石墨材料无法直接用于钠离子电池。本研究通过碳基复合材料的构建、生物质基硬碳材料的制备以及杂原子掺杂的方式制备了钠离子电池碳基材料,扩大了碳材料的层间距,提升了电极材料的循环稳定性,改善了倍率性能,得到具有较优电化学储钠性能的电极材料。具体工作如下:⑴通过多孔碳基材料与锐钛矿TiO₂纳米点的复合,显著提升了电极材料的循环稳定性和倍率性能,该材料用于钠离子电池时,在0.5C的电流密度下,循环200圈后容量可达235.5 mAh g^-1。⑵用直接烧结天然生物质原材料樟木的方法,制备得到了层间距为0.39 nm,比表面积为685 m² g^-1的多孔生物质碳材料。得益于其较高的比表面积和较大的碳层间距,该材料展现出优异的电化学储钠性能,在0.1 A g^-1的电流密度下充放电循环100圈后比容量仍可达到310 mAh g^-1。⑶通过一锅法反应制备得到硼氮掺杂的碳材料,有效扩充了碳材料的层间距,提高了其导电性,增强了材料的循环稳定性,改善了倍率性能,在0.1A g^-1的电流密度下,其可逆比容量高达329.71 mAh g^-1,且充放电循环100圈后,容量保持率高达91.3%。