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锂离子电池商业化之后,在过去的几十年里得到了广泛的应用。目前使用的LiCoO2正极和人造石墨负极体系在便携电子领域占据了绝大部分市场,但是现有的锂离子电池体系难以适应动力电池的发展需要,因此更安全、更高能量密度电极材料的开发成为了锂离子电池技术突破的热点。此外,由于锂资源的紧缺和电池需求的增加,锂离子电池的成本越来越高。钠离子和锂离子具有相似的化学性质,而且钠资源在全球储量极为丰富,价格低廉,因此钠离子电池体系的开发也得到了研究人员的关注。本论文的主要研究内容为新型锂/钠离子电池电极材料的制备、晶体结构和电化学性能。第一,高温固相法制备Li3V1-xPxO4(0≤x≤1)固溶体粉末并对其晶体结构和作为锂离子电池负极的电化学性能进行了研究;第二,首次制备了磷锰钠石(alluaudite)型Na2VFe2(PO4)3/C钠离子电池正极材料并研究了它的电化学性能。我们通过高温固相法合成了碳包覆的Li3V1-xPxO4(0≤x≤1)固溶体粉末,利用XRD测试分析了整个区域的相关系和晶体结构变化,分析测试结果表明在0≤x≤0.25和0.4≤x≤1范围内Li3V1-x PxO4分别为β-和γ-Li3PO4单相结构,在0.253V1-xPxO4/C作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究发现在x=0.05时,相比与Li3VO4/C材料,样品的首次放电过程中的电化学反应发生变化,循环稳定性明显提高,100个循环后保持约400 mAh g-1的比容量。利用溶胶-凝胶法,我们首次制备了磷锰钠石结构Na2VFe2(PO4)3/C材料。通过XRD测试发现Na2VFe2(PO4)3/C的晶体结构与Na2FeMn2(PO4)3的晶体结构类似,并利用Rietveld精修方法确定了它的晶体结构。Na2VFe2(PO4)3/C具有的三维[VFe2(PO3)3]2-框架为钠离子的运动提供了较大的通道。电化学测试结果表明在1.5–4.5 V电压范围,5 mA g-1电流密度下,Na2VFe2(PO4)3/C作为钠离子电池正极能够达到约67 mAh g-1的可逆比容量。在Na2VFe2(PO4)3/C的充放电曲线和CV测试中,能够观察到V2+/V3+、V3+/V4+和Fe2+/Fe3+氧化还原对的出现,这也首次发现了V3+在磷锰钠石结构中的电化学活性。