能源与环境问题是人类一直面临的两个重要课题，我国近十几年来科技与经济实力快速提升，但在相当长的一段时间里走的是为了发展放弃环境的不可持续发展道路，如今随着可持续发展理念深入人心，人们在清洁能源的开发和利用方面投入了大量精力。自上世纪90年代SONY公司推出商品化的锂离子电池以来，它以高能量密度、高电压、循环寿命长、无记忆效应以及环境友好等诸多优势迅速占领大片市场，针对锂离子电池各个部分的研究也在如火荼的进行中。负极材料是锂离子电池重要的组成部分之一，也是制约其性能发展的关键因素，了解负极材料的结构、循环过程中表面和内部的机制，对于开发新的负极材料并提升锂离子电池的整体性能有着重要的实际意义。此外，在传统化石能源存量日趋减少的今天，开发风能等新型可再生能源及与之匹配的储能体系也显得日益紧迫，钠元素具有与锂元素相似的性质且资源分布广泛、价格便宜，因此钠离子电池在储能领域有着很好的前景。　　本论文从以下几点对包括锂离子电池和钠离子电池在内的新型清洁能源电池负极材料进行研究:1）金属锂作为二次锂电池负极材料的研究，主要通过两种方式表征其在不同电解液中的循环效率，并研究一种新型添加剂的作用;2）通过准原位观测的方式采用扫描电子显微镜(SEM)观测金属钠电极在循环过程中的表面形貌变化;3）提出一种采用废弃生物质制备热解硬碳材料的方法，对得到的硬碳材料进行物理和电化学性质的表征，并探索了不同的碳化温度对碳材料结构和性质的影响。　　金属锂电极具有较高的比容量和能量密度，然而在循环过程中易出现枝晶和死锂等问题，影响其循环效率并存在安全隐患。为了具体表征金属锂负极在不同电解液中的循环情况，本论文通过文献调研，采用求平均循环效率和持续循环效率两种方案研究了金属锂负极的循环效率，并对比了两种方式的优劣。此外，还通过在醚类电解液体系中加入一种锂盐(LiFSI)组成双盐体系来改善电极表面的SEI膜，达到提升循环效率的目的，通过循环曲线、极片表面形貌观测和XPS分析等手段确认了添加剂的作用。采用新型双盐电解液的电池的循环效率可在0.5mA/cm2的电流下在200周内保持在98％左右，相比于单一LiTFSI盐的电池的循环效率具有明显的提升。电极表面的SEM照片显示，长期循环后，采用双盐电解液的电池的极片表面SEI膜厚度（约30微米）明显小于单盐体系的SEI膜厚度（约100微米），表明LiFSI的加入能够提高SEI膜的致密性。　　在对钠离子电池的研究过程中，人们曾考虑过采用金属钠电极。然而相比于金属锂，金属钠在比容量、熔点和电极活性等方面都有着劣势，限制了它在商品化电池中的应用。本论文从形貌观测着手，通过SEM准原位观测金属钠电极在循环过程中的形貌，发现金属钠在循环过程中，不论是在初次脱钠留下的坑内或坑外都存在着较强的活性，各部分普遍出现由沉积不均匀导致的裂缝，使得循环无法稳定进行，从实验方面证明了金属钠过高的电化学活性限制了它在长循环钠电池中的应用。　　碳基材料是目前商品锂离子电池中应用最广泛的负极材料，丰富的种类赋予该材料各异的性质，可以应对不同各类电池的性能需求。本论文采用一种废弃的生物质材料，在不同的碳化温度下(1000℃、1300℃、1600℃)制备出不同的热解硬碳材料，通过XRD、拉曼光谱和TEM测试，确定了它是一种无定形碳，且碳化温度越高，材料的局域有序度越高，整体无序度也越高。用该种材料作为电极材料组装成扣式电池，通过循环测试，得到了其可逆容量接近300mAh/g，首周循环效率在85％以上，对循环曲线各部分所占比例加以分析，结合该材料在不同阶段的嵌钠机理，印证了之前得到的材料缺陷程度与碳化温度成正相关的结论。大倍率循环测试表明，材料的碳化温度较高时，在大倍率充放电过程中容量的损失程度也较高，但碳化温度较低时，材料的电子电导较低，同样会限制材料的倍率性能。综合来看，1300℃是一个比较理想的碳化温度。与NaCuFeMnO正极材料组装成扣式全电池，以0.5C倍率进行循环测试，首周库伦效率80％，循环20周后稳定在99.5％，100周后容量保持率为86.6％。倍率测试表明，该电池在2C倍率也能保持稳定的循环，可达到0.1C倍率下72.2％的容量。