钠离子电池是一种基于钠离子可逆脱嵌反应的电化学储能装置,具有能量效率高、比能量大、成本低等特点,在可再生能源规模化储存领域展现出应用潜力。但是,钠离子电池的使用寿命还有待提高。本论文通过研究制备高性能的NASICON型钒基磷酸盐正极材料和钛基磷酸盐负极材料,构建长寿命的钠离子电池。主要包括以下内容:①钒基磷酸盐正极材料的设计制备与性能研究:采用溶胶凝胶法制备一系列不同碳含量的Na3V2(PO4)3/C材料,通过XRD、TGA、恒流充放电等技术研究碳含量材料晶体结构和电化学性能的影响,优化出最佳的碳含量;设计制备一系列Mn掺杂的Na3+xV2-xMnx(PO4)3/C(0≦×≦1)材料,通过XRD、循环伏安、GITT、恒流充放电等方法研究Mn掺杂对材料晶体结构、反应动力学和充放电性能的影响。研究结果发现,Na3.2V1.8Mn0.2(PO4)3/C在20 mA·g-1和200 mA·g-1条件下的可逆容量分别为106.6 mAh·g-1和91.2 mAh·g-1,循环200次后容量保持率高达91.5%。②钛基磷酸盐负极材料的设计制备与性能研究:采用溶胶凝胶法制备三种不同组分的钛基磷酸盐ATi2(PO4)3/C(A=Li,Na和Mg),通过XRD、SEM、循环伏安、GITT、EIS、恒流充放电等技术详细研究组分对材料晶体结构、形貌特征、反应动力学和充放电性能的影响。研究结果发现,LiTi2(PO4)3/C在20 mA.g-1条件下的可逆容量为120.4 mAh.g-1,在1000 mA.g-1条件下的可逆容量保持在89.7 mAh.g-1,循环1000次后没有出现容量衰减。③钠离子电池的组装与性能测试:利用设计制备的Na3.2V1.8Mn0.2(PO4)3/C正极材料和LiTi2(PO4)3/C负极材料组装钠离子电池,并优化正极材料与负极材料的配比。实验结果表明,电池输出电压1.3 V,可逆容量约95.3 mAh·g-1,循环100次后容量保持率达到80.1%。本论文的研究结果将为长寿命储能钠离子电池的设计与制造提供理论基础。