化石燃料是全世界使用最广泛的能源资源,其过度开采与利用,不仅造成了严重的环境污染,同时也带来了能源危机。清洁能源近年来迅速兴起,太阳能、风能等可再生能源得到人们广泛研究与关注。这些能源由于存在周期性和不稳定性的特点,为了把这些可再生能源纳入电网,建立储能系统（EES,Electric Energy Storage）显得尤为重要。二次电池是目前流行的储能系统,其中,锂离子电池由于其高能量密度和高工作电压的特点,成为电动汽车和便携式电子设备电源的首选。但是,锂资源的短缺以及锂离子电池生产成本的高昂是目前锂离子电池作为大规模储能所面临的主要问题。而钠离子电池由于其成本低、丰度大等优势,迎来了新一轮研究热潮。本文制备了二氧化钛纳米线阵列材料和NaTi₂（PO₄）₃材料作为钠离子电池负极,具体研究内容如下:（1）为克服粘结剂对电池容量和性能所带来的缺陷,本文通过水热反应刻蚀钛箔/网原位生长以及后续退火处理,得到无粘结剂TiO₂/Ti纳米线阵列电极。通过选择不同的钛基底,在220℃水热温度下得到不同结构形貌的TiO₂/Ti纳米线阵列电极。钛箔上生长的纳米线呈细条状;钛网上生长的为超长纳米线;对于不同孔径的钛网,钛网（100目）上生长的二氧化钛纳米线呈蛛网状,具有更好的强度和韧性。钛基体选择钛网（100目）,表现出最优秀的电化学性能。（2）选用钛网（100目）为基底,研究其在200℃和220℃水热温度下合成TiO₂/Ti纳米片/线阵列电极材料的电化学性能。实验结果表明:钛网（100目）在220℃水热生长的TiO₂/Ti纳米线阵列,即Ti W-100-220阵列具有更杰出的电化学性能,在100 m A g^-1电流密度下首周放电比容量为986 m Ah g^-1,首周库伦效率为21.7%,200周后约为228 m Ah g^-1,500周放电比容量保持在216 m Ah g^-1,库伦效率稳定在99.5%左右。即使在3200 m A g^-1超大倍率下,放电比容量仍能达到152 m Ah g^-1。通过对钛基底及水热温度的分析对比,提供了一种无粘结剂钠离子电池负极材料,即TiO₂/Ti蛛网状纳米线阵列电极,兼具长寿命、高倍率等多重特点的三维阵列电极,是一种新型储能钠离子电池负极材料。（3）以葡萄糖为碳源,球磨后热处理,用固相法合成了碳涂层NaTi₂（PO₄）₃多孔材料（NTP/C）。实验数据表明,当含碳量为9.3%时,所得到的碳涂层NaTi₂（PO₄）₃多孔材料具有优良的电化学性能。该材料具有稳定开放的三维框架NASICON结构,通过包覆均匀的碳涂层,改善了材料本身的低电子电导率,在100 m A g^-1电流密度下初始容量为127 m Ah g^-1,经500次循环后,仍有63.7%的容量保持率;在1600 m A g^-1电流密度下达到72 m Ah g^-1,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。