锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长被广泛应用于便携式电子器件和新能源汽车等领域。随着电动市场的不断繁荣,巨大的产业需求与锂资源严重不足之间的矛盾限制了锂离子电池的大规模应用。因此,寻找锂离子电池的替代品来实现二次电池可持续发展是至关重要的。基于此,钠离子电池由于钠与锂具有相似的电化学性质,钠元素丰富的自然储量和低廉的价格被认为是锂离子电池理想的替代品。然而,与锂离子相比,钠离子较大的离子半径（1.02 （?） vs.0.76 （?））,使其在电极材料中的脱嵌更为困难,从而更易导致大的体积变化和缓慢的反应动力学速率。因此,开发高比容量、低成本、结构稳定的新型电极材料是实现高能量密度和功率密度的钠离子电池关键。在各种负极材料中,过渡金属磷/硒化物由于具有较高的理论比容量和合适的嵌钠电位引起了人们的广泛关注,但是这类转化机制的材料由于其本身较差的导电性和充放电过程中严重的体积变化使得他们在实际应用过程中受到极大限制。因此,本研究针对过渡金属磷/硒化物在充放电过程中存在的问题,通过合理的结构设计构筑复合材料,将其应用于钠离子电池中并对其电化学性能和储钠机理进行了研究。具体研究内容如下:1.本研究以植酸为磷源,通过简单、绿色的方法一步合成了具有三维多孔结构的纳米磷化铁/N和P双掺杂的碳基复合材料（FeP@PNC）。在所制备的复合结构中,三维碳骨架中原位引入FeP纳米颗粒可以有效缓解充放电过程中的体积膨胀,降低循环过程中FeP纳米颗粒破损,从而保证电极结构的完整性。与此同时,这种独特的三维网络结构,可以为电子/离子提供快速的扩散通道,促进反应动力学。得益于特殊的结构设计,FeP@PNC电极作为钠离子电池的负极材料表现出优异的倍率性能（在3 A g-1的电流密度下,可以获得84.1 mAh g-1的容量）和循环稳定性（在0.5 A g-1的电流密度下,循环4500圈后仍有224.5 mAh g-1的容量）。通过实验和密度泛函理论计算证明,FeP与含空位碳之间的界面能促进电荷转移,增强活性纳米颗粒与钠原子之间的相互作用,有助于提升钠离子的储存。2.缓慢的动力学反应速率是实现高功率钠离子电池的一大挑战。本研究通过诱导金属离子原位自组装,构筑了具有纳米异质结构的金属硒化物复合材料（Fe3Se4/CoSe-C）。在该结构中,Fe3Se4/CoSe纳米颗粒均匀嵌入在三维网状碳网络骨架里,不仅可以缩短离子扩散路径,还可以有效缓解钠离子反复嵌入/脱出过程中的应力变化。此外,通过优化合成工艺,进一步探究了硒化温度对复合材料电化学性能的影响。结果表明,Fe3Se4/CoSe-C复合材料作为钠离子电池的负极材料具有优异的电化学性能:在1 Ag-1电流密度下,循环200圈容量保持率高达为88%;在大电流密度7 A g-1下,Fe3Se4/CoSe-C电极仍然具有218.4 mAh g-1的可逆比容量。通过实验和DFT理论计算证明,异质纳米结构不仅可以提高电荷的迁移效率,促进快速反应动力学,还可以提供额外的吸附位点用来储存钠离子。