作为两种典型的电化学储能装置,锂离子和钠离子电池具有污染小、体积小和维护成本低等优点。为了满足日益增长的储能需求,需要探索性能更加优异的负极材料以提升电池的整体性能。本论文主要开展对过渡金属磷化物和氧化物的储能研究,通过纳米阵列结构设计和构筑复合材料,提高它们的钠离子传输系数和电子电导性,进而提升它们作为锂离子和钠离子电池负极材料的电化学性能。针对FeP粉末材料的钠离子传输系数较低(¹0^-13 cm² s^-1),储钠体积变化较大(>202%)的问题,我们设计了原位生长于Ti片上的FeP纳米棒阵列(FeP NRs/Ti)。该纳米棒阵列设计使得FeP的钠离子传输系数达到10^-12 cm² s^-1,比涂布在铜箔上的FeP粉末高出了一个数量级。FeP NRs/Ti在2 A g^-1电流密度下可逆容量达196.2 mAh g^-1(钠离子半电池测试)。FeP与Ti片紧密的化学作用有助于维持材料的形貌结构,从而保证电极的循环稳定性。Na₃V₂(PO₄)₃-FeP NRs/Ti钠离子全电池和钙钛矿太阳能电池组装成的能量系统实现了标准光照条件下5.2%的光电转化及存储效率(该效率处于如钙钛矿太阳能电池-锂离子电池系统、染料敏化太阳能电池-锂离子电池等同类工作中的中等水平)。这对钠离子电池应用于可再生能源储能的进一步研究可能有一定的借鉴意义。针对MnO₂的电导率较低(10^-3-10^-4 S m^-1)的问题,我们将δ-MnO₂与氮掺杂碳纳米管(NCNTs)进行复合,发现MnO₂/NCNTs复合材料的电导率比纯MnO₂高出了两个数量级,因此MnO₂/NCNTs的储锂和储钠性能也优于纯MnO₂。为了提升n型半导体MnO₂的本征电子电导率,我们尝试通过氢化手段引入氧空位来提高MnO₂的载流子浓度。