钠离子电池是与锂离子电池工作原理类似的电池体系,钠与锂属于同族元素,物化性质相似,储量丰富且价格低廉。因此,钠离子电池在大规模储能领域展现了良好的应用前景。负极材料是影响钠离子电池性能的关键因素之一,成为钠离子电池研究的热点。本文以碳基材料为对象,系统研究了石墨、热解炭及其复合材料的组成、结构及储钠性能,期望为钠离子电池高性能负极材料的设计和制备提供理论依据。采用高能球磨法和氧化还原法对石墨进行改性。结果表明,不同粒度的未改性石墨可逆容量均较低,为20 mAh/g左右,而高能球磨改性石墨和氧化还原改性石墨的可逆容量分别增大至128.4 mAh/g和181.6 mAh/g;但首次库伦效率较低,分别为31.6%和24.8%。可逆容量的显著提高与改性后层间距的增大以及活性位点的增多相关,而首次库伦效率低是比表面积过大所致。以氧化石墨和沥青为原料,采用先高温油相处理、后热处理的方法,制备还原氧化石墨（RGO）和沥青炭的复合材料（RGO/C800）。结果表明,RGO/C800具有良好的电化学性能,可逆容量和首次库伦效率分别增大至268.4 mAh/g和79.2%;50次后容量保持率为88.7%,具有良好的循环性能。同时,复合材料制备过程中氧化石墨没有发生膨胀,材料层间距和比表面积分别为0.372 nm和3.00 m2/g,这为大层间距、小比表面积材料的制备提供理论依据。以氧化石墨和SnCl2·2H2O为原料,采用水热法制备RGO负载纳米SnO2复合材料（SnO2/RGO）。结果表明,SnO2/RGO的可逆容量和首次库伦效率分别为425.1 mAh/g和43.9%,经20次循环后容量保持率为88.8%。该材料具有较高的容量和较好的循环稳定性,这得益于5 nm左右的SnO2纳米颗粒均匀负载在RGO中。以SnO2/RGO和沥青为原料,采用先高温油相处理、后碳化处理的方法,制备RGO、Sn和沥青炭的复合材料（C/Sn/RGO）。结果表明,该材料首次可逆容量为476.2 mAh/g,首次库伦效率提高到70.3%。与SnO2/RGO相比,C/Sn/RGO具有更高的首次库伦效率,这主要由于SnO2还原为金属Sn,并与RGO和沥青炭有效复合;同时沥青炭有效阻止了 Sn颗粒的团聚长大,Sn颗粒尺寸小于200 nm。分别以葡萄糖和石油沥青为原料,采用热解法制备葡萄糖热解炭和沥青热解炭。结果发现,葡萄糖热解炭和沥青热解炭的可逆容量分别为171.9 mAh/g和79.2 mAh/g,首次库伦效率分别为47.2%和33.9%。与沥青热解炭相比,葡萄糖热解炭具有无定形程度大、层间距大及纳米孔洞多等特点,这是葡萄糖热解炭具有良好电化学性能的原因。以葡萄糖和SnC12·2H2O为原料,采用水热法制备葡萄糖热解炭、SnO2复合材料（SnO2/C）。结果发现,SnO2/C的可逆容量和库伦效率分别为294.5 mAh/g和52.3%。与葡萄糖热解炭相比,SnO2/C复合材料具有更高的容量,这得益于葡萄糖热解炭与SnO2形成复合材料。以SnO2/C和沥青为原料,采用热解法制备沥青热解炭、金属Sn和葡萄糖热解炭的复合材料（C/Sn/C）。结果发现,C/Sn/C可逆容量和库伦效率分别为356.8 mAh/g和65.4%,但经20次循环后容量保持率仅为41.1%。与SnO2/C相比,C/Sn/C的循环性能变差,这主要是由于SnO2在还原为金属Sn的过程中颗粒过度长大所致。