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随着锂离子电池成功的商业化应用,锂离子电池在便携式电子设备和电动汽车（EV）等领域已经被大规模的应用。然而,锂离子电池在各个领域的大规模的应用,使得对锂离子电池的能量密度的需求也日益增加。目前,基于石墨负极的传统的锂离子电池体系的能量密度已经接近其理论的能量密度。因此,发展和开发具有更高能量密度的储能电池体系对缓解社会的能源问题具有重要意义。锂金属电池储能体系和锂硫电池储能体系由于锂金属(3860 m Ah g-1)和硫正极(1675 m Ah g-1)具有相对较高的理论比容量,使得锂金属电池和锂硫电池储能体系具有相对较高的能量密度并且受到了越来越多的关注和研究。此外,锂离子电池在大规模的储能领域的应用以及锂资源在地壳储量的相对稀缺,使得作为替代锂离子电池极具潜力的具有资源丰富的钠离子电池储能体系同时也受到了越来越多的关注和研究。本论文主要对具有高能量密度的锂金属电池储能体系和锂硫电池储能体系以及具有资源丰富的钠离子电池储能体系进行了相应的研究。主要对亲锂集流体用于锂金属电池和纳米片阵列结构基底用于锂硫电池以及纳米片阵列结构的无粘结剂硫化物负极材料用于钠离子电池进行了具体的研究。主要的研究内容以及研究结果如下:（1）混合离子/电子导体纳米片阵列亲锂集流体用于稳定的锂存储。通过采用相对简单且有效的合成方法在镍箔（NF）表面制备出具有混合的电子导体（Ni）和离子导体（Li2O）的亲锂纳米片阵列（Ni-LONSs）的亲锂集流体并应用于锂金属电池。通过相应的电化学性能测试和表征,研究了使用Ni-LONSs集流体的锂金属电池的电化学性能。通过采用相对简单且有效的制备方法获得的Ni-LONSs集流体表面的纳米片阵列具有亲锂性,使得Ni-LONSs集流体可以有效的降低锂金属沉积和剥离过程中的实际电流密度并且可以为锂金属的均匀成核提供大量的亲锂位点。此外,Ni-LONSs集流体具有的纳米片阵列结构有利于缓解锂金属沉积和剥离过程中发生的巨大的体积变化。通过将Ni-LONSs集流体应用于锂金属电池,Ni-LONSs集流体在0.5 m A cm-2的电流密度和1.0 m Ah cm-2的容量下,显示出97.2%（经过280次循环）的相对优异的库仑效率以及约340 h的相对满意的循环性能,都明显优于NF集流体（95.7%（经过100次循环）的库伦效率以及约120 h的循环性能）。此外,Ni-LONSs集流体应用于锂金属全电池时,Ni-LONSs集流体在1.0 C(1.0 C=170 m A g-1)的电流密度下显示出141.3 m Ah g-1的较高的初始可逆容量,并且经过300次循环后,仍能够保持81.3%的较高的容量保持率（相对于初始可逆容量）,相比于NF集流体(139.1 m Ah g-1和58.1%)显示出相对更加优异的电化学性能。（2）混合离子/电子导体纳米线修饰铜箔用于高性能锂金属负极。通过使用相对简单且有效的合成方法在铜箔（Cu）集流体表面制备出具有混合的电子导体（Cu）和离子导体（Li3P）的亲锂纳米线阵列（Cu-LPNWs）集流体并应用于锂金属电池来诱导锂金属的均匀的沉积。通过相应的电化学性能测试和表征,研究了使用Cu-LPNWs集流体的锂金属电池的电化学性能。由于Cu-LPNWs集流体具有混合的电子导体（Cu）和离子导体（Li3P）可以通过Cu加快电子的传导和Li3P均匀锂金属的沉积,使得Cu-LPNWs集流体应用于锂金属电池显示出相对优异的电化学性能。此外,使用密度泛函理论（DFT）分别计算了Li3P和Cu的亲锂能力,进一步验证了Cu-LPNWs集流体的优异的亲锂性能。通过原位和非原位的表征方法对Cu-LPNWs集流体应用于锂金属电池显示出的相对优异的电化学性能进行了研究。通过将Cu-LPNWs集流体应用于锂金属电池,Cu-LPNWs集流体可以储存5 m Ah cm-2容量的锂金属且无明显锂枝晶的生成。此外,Cu-LPNWs集流体在0.5 m A cm-2的电流密度和1.0 m Ah cm-2的容量下,经过600次循环,显示出99.1%的库伦效率,并且在1.0 m A cm-2的电流密度和1.0 m Ah cm-2的容量下,显示出超过3000 h的稳定充放电循环性能。进一步,通过使用Cu-LPNWs集流体与Li Fe PO4（LFP）或Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM）电极组装锂金属全电池,Cu-LPNWs集流体显示出优异的循环性能(Li Fe PO4电极和Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2电极分别经过1500次循环和300次循环后显示出72.9%和84.8%的容量保持率)。（3）镍箔上原位生长NiS2纳米片阵列作为正极用于改善锂/钠硫电池的性能。通过使用原位生长和硫化的方法在镍箔（NF）集流体上制备NiS2纳米片阵列（NiS2/NF）并应用于锂硫电池和钠硫电池。通过相应的电化学性能测试和表征,研究了使用NiS2/NF基底的硫电极（NiS2/NF-S）的锂硫电池和钠硫电池的电化学性能。通过使用原位生长和硫化的方法制备的NiS2/NF电极具有特定的纳米片阵列结构可以为多硫化物的吸附和化学作用提供丰富的活性位点,从而能够促进多硫化物的离子/电子传输并加快多硫化物的化学反应。通过将活性物质硫涂覆在NiS2/NF基底制备的NiS2/NF-S电极应用于锂硫电池时,NiS2/NF-S电极在0.1 C的电流密度下显示出1007.5 m Ah g-1的较高的可逆容量,并且在1.0 C的电流密度下,经过200次循环后,具有74.5%的相对优异的容量保持率,相比于活性物质硫直接涂覆在NF基底的NF-S电极具有相对更高的可逆容量。此外,NiS2/NF-S电极应用于钠硫电池也表现出相比于NF-S电极显示出相对更好的电化学性能。（4）不锈钢箔上原位生长NiS2纳米片阵列作为无粘结剂负极材料用于高功率钠离子电池。通过采用原位生长和硫化的策略在不锈钢箔（SS）集流体上直接生长NiS2纳米片阵列（NiS2/SS）作为无粘结剂负极材料应用于钠离子电池。通过对NiS2/SS电极进行相应的结构和形貌表征以及相应的电化学性能测试,研究了NiS2/SS电极的钠离子存储性能。通过采用原位生长和硫化的策略合成的NiS2/SS电极,由于活性材料NiS2纳米片与集流体基底SS间的紧密的接触,使得NiS2/SS电极在钠离子电池的电化学反应过程中具有相比于使用粘结剂的NiS2纳米颗粒（NiS2/CMC和NiS2/PVDF）电极更高的电子电导率和更加丰富互连的离子/电子传输路径。从而使得NiS2/SS电极在5.0 C的较高的电流密度下仍能提供492.5 m Ah g-1的相对较高的可逆容量,相比于使用粘结剂的NiS2纳米颗粒(NiS2/CMC(5.0 C的电流密度下具有41.7 m Ah g-1的可逆容量)和NiS2/PVDF(5.0 C的电流密度下具有7.3 m Ah g-1的可逆容量))电极以及部分文献报道的镍的硫化物电极(5.0 C的电流密度下提供约100-450 m Ah g-1的可逆容量)显示出更加优异的倍率性能。此外,NiS2/SS电极在0.1 C的电流密度下显示出786.5 m Ah g-1的较高的初始可逆容量和81%的相对较高的初始库伦效率,相比于部分文献报道的NiS2钠离子电池负极具有更加优异的储钠性能。进一步,通过原位X射线衍射（XRD）表征,研究了NiS2/SS电极作为负极材料应用于钠离子电池在首次充电/放电过程中的电化学反应机理。