随着社会的高速发展,以石油为代表的传统化石能源的日益枯竭迫使再生能源成为了社会可持续性发展的需要。锂离子电池由于高的能量密度,良好的功率密度,可靠的安全性成功被商业化。但由于锂资源的分布不均以及部分过渡金属元素的价格因素,使得锂离子电池难以用于大规模储能设施。由于钠资源丰富,以及钠离子类似锂离子在电化学储能中有着相似的机理,近来研究者们又掀起了对钠离子电池的研究热潮。然而,由于钠离子在常规的酯类电解液中无法嵌入石墨,导致缺少合适的负极材料限制了钠离子电池的商业化应用。基于此背景,本论文开发研究了两类钠离子电池碳基负极材料以及探究了醚类电解液对石墨和硬碳材料的电化学行为。具体的工作如下:(1)低成本的生物质开发和电化学性能稳定的硬碳制备成为其用于钠离子电池的关键因素。以废弃的花椒壳为前驱体制备钠离子电池用的生物质硬碳。通过不同温度的碳化(1000-1600°C)制备不同微晶石墨结构的硬碳,将其用于钠离子电池负极进行电化学测试,结果表明一定程度的短程有序微晶石墨有利于钠离子的嵌入及库伦效率的提高。(2)对于钠离子电池负极材料而言,石墨化与非石墨化程度和储钠性能具有十分密切的关系。基于这些特性,以纳米的ZIF-8s为前驱体无定形碳基础材料。在具有碳晶特性的石墨烯、碳纳米管上通过静电自组装的方法原位生长ZIF-8s纳米晶体,形成石墨晶-ZIF-8s复合材料,通过高温热解-酸洗后制备晶型-非晶多级结构多孔碳。并研究不同石墨晶与氮掺杂非晶多孔碳的复合对其电化学性能的影响。其中,石墨烯-碳管-氮掺杂三维复合碳具有较大的赝电容效应及最优异的电化学性能。(3)由于醚类电解液用于钠离子电池的时候,针对不同的碳材料有不同的电化学过程.主要通过醚类和酯类电解液在晶型碳(石墨G),非晶碳(硬碳HC)的电化学性能,微观结构,表面官能团,钠离子的扩散系数等手段对比来探究醚类比酯类电解液在增强硬碳负极储钠能力本质因素。