锂/钠离子电池是目前使用最广泛的储能器件,也是储能领域最受关注的研究点。负极作为电池的关键材料,对电池的电化学性能有着至关重要的影响。目前锂离子电池商用负极材料为石墨材料,但石墨材料理论比容量低且层间距较小,限制了锂离子电池能量密度的提升,亟需寻找高容量负极替代材料。由于独特的二维层状结构和良好的电子导电性以及充足的离子存储空间,金属氯化物插层的石墨层间化合物作为负极材料极具应用潜力。但由于离子嵌入脱出过程中,在石墨片层间的金属氯化物易溶解在电解液中,造成活性物质损失,最终导致其循环性能极差。因此,本论文的研究工作将致力设计和开发可显著提高金属氯化物插层石墨作为负极材料的循环寿命的有效策略,主要从结构设计及组分调控方面着手,改变了石墨层间电荷分布状态,及储锂/钠的机制。三部分研究工作摘要如下:1、以传统的FeCl3-GICs作为研究对象,鉴于该化合物作为负极材料所面临的氯化铁溶解而导致的循环稳定性变差的问题,在“极性-极性相互作用”的原理启示下,通过微波辅助转化的方法,将FeCl3-GICs中边缘部分的FeCl3转化为具有高极性表面的片状Fe2O3,最终得到片状Fe2O3在边缘、活性FeCl3在中间部位的石墨层间化合物。引入的Fe2O3组分可提供足够的极性活性位点,将可溶性FeCl3和LiCl物种结合,进一步抑制了金属的向外扩散氯化物并将其固定在石墨层间化合物材料中且对应形成稳定的CLi化合物放电产物。在锂离子电池应用中,具有适当Fe2O3含量的FeCl3-GIC电极在电流密度为200 m A?g-1的情况下,具有1041 m Ah?g-1的高可逆比容量,300个循环后容量保持率可达到91%,显著提高了循环稳定性。2、为了拓展GIC在钠离子电池上的应用,以AlCl3插层石墨层间化合物（AlCl3-GICs）作为研究对象,通过对醚类电解液进行了组分的调控,解决因氯化物溶解而导致在钠离子电池上循环衰减的问题。本研究系统地探究了在不同组分的醚类电解液中AlCl3-GICs的电化学特性,并与以酯类电解液做对比。在二甘醇二甲醚电解液（DEGDME）中,GICs结构完整性保持最佳,在电流密度为0.5A g-1下循环900次后,AlCl3-GICs可提供198 m Ah g-1的可逆容量。3、理论计算结果发现,相比于传统的FeCl3客体,MoCl5与石墨具有更高的结合能。鉴于此,通过改进的熔盐法制备了具有一阶和二阶结构的石墨层间化合物。插入的MoCl5单层可以诱导强电荷转移化学掺杂效应,具有2.8×105 S cm-1的高电子电导率。MoCl5-GIC负极分别为钠离子电池提供了275 m Ah g-1和426m Ah cm-3的高质量/体积容量。在锂离子电池中,经过100次循环后,可稳定地保持1099 m Ah g-1(1703 m Ah cm-3)的可逆比容量。MoCl5和石墨层之间强大的相互作用力有助于在反复充电/放电过程中牢固地固定可溶性氯化物,从而时GIC提供稳定的储钠和储锂循环性能,在1000次循环中几乎没有容量损失。