目前,在国家碳中和、碳达峰的战略需求下对储能设备的开发提出了更高的要求,因此以锂离子电池为代表的储能系统虽然在动力电池和大规模储能等领域中得到了广泛的应用,但其存在的成本高、能量密度低、具有严重的安全隐患等问题已不符合未来新型储能设备的发展方向。相比之下,采用水盐为电解质的水系电池在成本、安全、环保等方面具有明显的优势,同时还具有较高的理论容量和更快的离子/电荷传输能力,从而成为下一代新型电池的重要选择。其中,镍//金属水系电池由于其电极材料资源丰富、氧化还原电位低以及倍率性能优异等特点,吸引了研究者们的广泛关注。但是镍//金属水系电池的研究一直以来都集中在正极材料的开发及改进上,缺少适宜的负极材料限制了其能量密度、循环稳定性等性能的进一步提高。因此本文选择以氧化铋为研究对象,对其采用了多种优化改性策略,包括缺陷工程、异质结构、复合设计等方法,以期望获得高性能的负极材料,并在此基础上进一步提升镍//铋电池等水系电池的应用潜力,具体的工作内容及研究成果如下:（1）NiCo2S4-x/NiCo2O4-x//Bi/Bi2O3-x水系碱性电池的制备及其电化学性能研究:基于缺陷工程和异质结构的改性策略,利用简单的水热、煅烧及还原处理在碳纸基底上合成出了富缺陷的Bi/Bi2O3-x层级复合材料。得益于大量空位缺陷的引入,使材料的本征电导率得到有效增强,且不同组分间的异质界面所发挥出的界面协同效应又促进了离子的扩散,进而实现了快速的电化学反应动力学。在这种多手段协同优化的策略下,Bi/Bi2O3-x的电化学性能测试结果为:电流密度为6A g-1时,其表现出了262.5 m A h g-1的比容量,当电流密度增加至20A g-1时,初始容量保持率达到了超高的88%,显示了其优异的容量和倍率性能。另外以相同的合成路线和改性策略制备出了富缺陷的NiCo2S4-x/NiCo2O4-x多相复合材料,其电化学测试结果同样显示出了优越的电化学性能。在此基础上,以Bi/Bi2O3-x为负极材料,NiCo2S4-x/NiCo2O4-x为正极材料,组装了Ni//Bi水系碱性电池。经测试,在2.1k W kg-1的功率密度下,电池器件的能量密度可达97.1 W h kg-1,且此电池器件经2500圈的循环后,仍有近八成的初始容量得到保持。（2）NiCo2S4@PPy//Bi2O3@PPy水系碱性电池的制备及其电化学性能研究:基于复合设计的表界面化学修饰策略,对碳纸基底上生长的Bi2O3纳米片阵列进行一步电沉积处理,得到了由导电聚合物所均匀包覆的核壳Bi2O3@PPy复合材料,且通过调控电沉积时间改变了PPy在活性材料上的负载量以研究其对电化学性能的影响。电化学测试结果显示:电沉积时间为500 s时,Bi2O3@PPy的电性能达到了最佳,其在5 A g-1的电流密度下表现出了459.7 m A h g-1的比容量,几乎是相同条件下原始Bi2O3所具有的比容量的四倍,此外采用相同路线合成出的NiCo2S4@PPy正极材料也表现出了超高的容量性能。这主要是由于PPy与活性材料的有效结合增强了复合材料的表面电导率,使原本迟滞的反应动力学得到大幅提升,从而显著提高了电化学性能表现。在此基础上,同样以Bi2O3@PPy为负极材料,NiCo2S4@PPy为正极材料,组装了Ni//Bi水系碱性电池。经测试,该电池最大能量密度和功率密度分别高达88.3 W h kg-1和4.3 k W kg-1,且在循环4000圈后,仍保留了80%以上的初始容量。