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钠离子电池由于具有资源丰富、价格低廉、安全性高等优点备受关注。电池的电极材料和电解液在电池中发挥重要作用。电极材料的性能决定了电池的电化学性能,合适的电极液是电极材料发挥其电化学性能的关键。然而,由于钠离子半径较大,电极材料脱嵌钠后体积变化剧烈,导致电化学性能在充放电循环过程中衰减严重。另外,由于钠离子在电极材料中的迁移速率慢,电池的倍率性能差。为了解决以上问题,本论文旨在探索电极材料与电解液的协同作用来提升钠离子电池负极材料的循环稳定性和倍率性能,并且在此基础上成功组装了具有高功率密度的钠离子全电池。主要内容和结果如下:我们使用商业化的金属铋直接作为钠离子电池的负极材料,金属钠作为对电极,测试了其在不同电解液中的电化学性能。对不同循环次数的电极材料进行了扫描电子显微镜(SEM)测试,我们发现,在醚类电解液的作用下,块状的金属铋逐渐转变为一种稳定的三维多孔网络结构,电化学性能稳定。在一个完整的充放电循环过程中,我们通过非原位X-射线粉末衍射(XRD)对铋的相转变过程进行了研究,证明了存在两个可逆的合金化/去合金化反应。在醚类电解液的协同作用下,金属铋的首圈库伦效率可高达94.8%。在400 mA·g-1的电流密度下,金属铋的比容量保持在387 mAh·g-1左右,且在经过2000次充放电循环后,容量保持率为94.4%。当电流密度升高至2000 mA·g-1时,比容量仍高达356.0mAh·g-1。证明了金属铋在醚类电解液中优异的倍率性能和循环稳定性。另外,针对现有钠离子全电池功率密度低和循环性能差的问题,本论文提出一种基于金属铋负极材料、磷酸钒钠正极材料和醚类电解液的钠离子全电池体系。电化学测试结果表明,金属铋和磷酸钒钠在醚类电解液中都具有很好的倍率性能和循环稳定性。通过调控不同的正负极质量比组装钠离子全电池,得到相对较高的比容量(250 mAh·g-1,比容量数值基于负极活性物质质量)。该体系中,在927 W·kg-1的功率密度下,能量密度高达154.5 Wh·kg-1(功率密度和能量密度都是基于正负极活性物质质量总和)。该钠离子全电池经200次充放电循环后,容量保持率为97.7%,体系体现了高的功率密度和循环稳定性。