近年来,锂离子电池已经迎来了其产业和应用发展的巅峰期,在人类生活中的各个领域获得了广泛的应用,且其生产规模还在不断扩大,这会引起锂资源的巨大消耗和价格上涨。如果锂离子电池再拓展应用至储能领域,这种现象必将更加严重。经过近三十年的发展,现在锂离子电池的技术迭代和成本下降趋势大大放缓,发展空间已较为有限。因此必须要寻找后锂离子电池时代的替代或备选储能技术。在此背景下,与锂离子电池具有类似工作原理且作为最具经济性的高安全钠离子电池将是其重要补充甚至是替代产品,目前也即将开启其产业化之旅。但是作为一种新的化学电源体系,钠离子电池的产业化依然还面临着一些问题,成本是其优势,但光靠成本是不够的,还需要尽量避免存在的技术短板并且充分发挥挖掘钠离子电池一些独特的性能优势。此外,在钠离子电池的研究制造、市场推广及实际应用过程中,还需要对产品的失效现象具备一定的预防能力以及对产品失效后有正确的应对策略。对于安全性,尤其是电池的热稳定性研究更是决定其当前能否大规模产业化和市场应用的关键。基于上述背景,本论文的内容将主要围绕寻求钠离子电池在高功率、宽温等方面的独特优势,并针对性研究分析了相应电池在性能失效及热稳定性方面的内容,同时从规模化生产制造的角度,通过建立成本模型来分析钠离子电池未来的成本演变趋势及降本路径。具体包括以下四部分:（1）鉴于钠离子电池体系在高功率方面的特性,我们基于现有的O3铜基正极材料（CFM）及硬碳负极材料（HNA）体系,从电池结构选型研究以及电池体系设计等方面研究了其的高功率性能。首次实现了钠离子电池在5C～10C倍率下的快速持续充电以及10C～15C倍率下的快速持续放电,并达到了2051W/L的超高功率密度。可满足-40℃～80℃的工作温度范围,且5C/5C循环寿命超过2500周,超过了商业化同等规格型号的磷酸铁锂电池的循环及倍率性能,初步具备了产业化的条件,验证了钠离子电池在高功率及宽工作温度等方面具有的独特性能和竞争优势,综合技术指标达到了国际领先水平。（2）基于现阶段对钠离子电池研究的广度和深度,通过进一步简化钠离子电池的失效模式,重点开展了针对高功率钠离子电池循环失效的机理研究。明确了基于CFM正极材料及HNA负极材料体系的高功率钠离子电池循环失效的因素主要有电池极化、正极结构破坏、活性钠损失以及负极SEI损失等。对失效点进行针对性优化后高功率钠离子电池在2C/2C倍率下的循环寿命达到了4729周,表现出了良好的循环稳定性。相关失效研究结果可进一步反馈指导材料技术改进、优化电池设计和制造工艺,建立钠离子电池失效模式数据库,并对失效现象给出合理的预防策略。（3）设计了高功率钠离子电池的热分析模型并基于此模型研究了其热稳定性。研究结果表明,钠离子电池具有比锂离子电池更高的起始分解温度以及更低的最高热失控温度,具备良好的热稳定性。但在总的产热量中正极占总体产热的比例较大,而负极的热稳定性决定了起始热失控温度,这点与锂离子电池是一致的。满电态的CFM正极材料在高温410℃以下不会发氧气释放现象,这更接近于磷酸铁锂材料。这些结果初步论证了钠离子电池良好的本征安全特性。此外,还总结了钠离子电池在-60℃～1000℃范围内的全温度特性,为钠离子电池的安全设计和制造提供了指导。（4）参照和借鉴锂离子电池成熟的产业链,以开发的高功率钠离子电池为研究对象,建立了钠离子电池的成本核算模型,计算并比较了具备商业化前景的五种正极材料体系和三种负极材料体系钠离子电池的单位成本,为形成主流的钠离子电池体系提供性价比方面的参考。同时预测了钠离子电池未来的成本演变趋势并对比说明了降低其成本的方向,为钠离子电池后续技术的发展改进方向提供一定参考。