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水系金属离子电池具有低成本,高安全性,环境友好以及离子迁移率高等优势,在未来大规模能源存储领域具有广阔的应用前景。然而,目前水系金属离子电池面临很多问题,如工作电压较低,循环性能较差以及库伦效率不高等,所以急需寻找合适的正极材料和水系电解液来构建新型的高性能水系金属离子电池。本论文从选择合适的正极材料出发,配以新型水系电解液,构建了新型水系钠离子电池和锌离子电池,希望在提高电池放电容量和能量密度的同时,改善电池的循环稳定性。首先,本文通过一种改进的水热法,以亚铁氰化钠为单一铁源,成功合成出高质量低缺陷的亚铁氰化铁(Fe4[Fe(CN)6]3)纳米材料,研究了亚铁氰化铁的结构形貌特征和电化学性能,并以亚铁氰化铁为正极,磷酸钛钠为负极,NaClO4-H2O-PEG(聚乙二醇)为电解液组装成新型水系钠离子电池。电化学研究表明,电池的工作电压高达1.9 V,1 C倍率下的放电容量为117 mAh?g-1,基于活性物质质量所得的能量密度可达到126 Wh·kg-1。此新型水系钠离子电池不仅具有高的工作电压和高的能量密度,而且表现出了良好的循环稳定性,5 C倍率下恒流充放电测试140次后全电池的容量保持率为92%,且库伦效率一直维持在100%左右。其次,通过溶胶凝胶法合成出了磷酸氧钒锂纳米材料,并通过化学气相沉积法对合成的磷酸氧钒锂进行包碳改性处理,研究了磷酸氧钒锂的结构形貌特征和电化学性能,并以包碳后的磷酸氧钒锂作为正极,金属锌为负极,Zn(ClO4)2-H2OPEG为电解液组装成新型水系锌离子电池,电化学研究表明,此电池在0.2 C倍率下的放电容量为136 mAh?g-1,平均工作电压高达1.4 V,基于活性物质质量所得到的能量密度高达190 Wh·kg-1。在具有高工作电压、高能量密度的同时,该电池还显示出优异的循环稳定性,5 C倍率下恒流充放电测试300次后,全电池的容量保持率为91%,且库伦效率一直维持在100%左右。