随着世界经济的发展和科学技术的进步,人类对能源的需求量亦与日俱增。然而传统的化石能源日益枯竭,同时也带来严重的环境污染问题。近年来,锂离子电池等电化学储能器件得到了广泛的关注,成为有望替代传统能源的下一代绿色能源。但地球上的锂资源总储量较低且分布严重不均,导致锂离子电池成本日益上升,限制了其在大规模储能系统中的广泛应用。与锂相比,钠元素在地壳中的储量更加丰富,成本更低,更适宜于大规模储能应用。与锂离子电池类似,高比容量、高稳定性钠离子电池电极材料的创制是发展高能量钠离子电池的核心关键之一。针对这一问题,本论文通过对多种无机材料的微观结构、化学组成的设计调控改善其电荷传输性能及结构稳定性,获得了多种新结构、高性能的高比容量转化型储钠电极材料,并应用于钠离子电池与常温钠硫电池。研究内容总结如下:（1）以二维MXene为导电基底和结构导向剂,结合多巴胺在碱性条件下的自聚合作用及其与钼酸铵的络合作用,设计构筑了具有分级结构的MoO₂-C@MXene复合负极材料。其中高导电性的MXene作为二维基体可以提供稳定的导电通路;纳米MoO₂颗粒在缩短钠离子扩散路径的同时高效缓解循环过程中的体积膨胀;将C与之复合抑制MoO₂纳米颗粒的团聚,同时通过空间阻效应亦高效抑制MXene纳米片堆叠;复合材料的开放二维结构还可为电化学反应提供更多的活性位点。用作钠离子电池负极材料时,此材料在1 A g^-1的电流密度下循环500圈后,仍保持245 mAh g^-1的高比容量;在超高电流密度如20 A g^-1时仍具有197.2 mAh g^-1的比容量。在10 A g^-1的大电流密度下可以稳定循环5000圈,每圈容量衰减仅为0.002%,表现出了优异的循环稳定性能。动力学分析表明大电流密度下,赝电容效应赋予此类材料优异的倍率性能。（2）利用金属有机骨架材料ZIF-67内部分子笼封装Na₂SO₄,结合Na₂SO₄的碳热还原过程,创制了高度分散Na₂S纳米颗粒的Na₂S-Co@NC复合正极材料。此材料中,ZIF-67分子笼的空间与化学限域效应使Na₂S形成低尺度、高活性的纳米结构,其同步分解转化形成的碳结构可提供了良好的导电网络,其中高度分散的Co纳米颗粒亦可高效锚定可溶性多硫化物,通过对多硫离子穿梭效应的抑制大幅提升电极循环稳定性。应用于常温钠硫电池正极材料时,此类电极材料在0.1 C电流密度下具有337.9 mAh g^-1的比容量,在2 C的高电流密度下可以稳定循环400圈,表现出优异的循环稳定性。