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自从索尼公司1991年将锂离子电池商业化以后，锂离子电池得到了迅速地发展，并已广泛应用于数码产品、医疗卫生、电化学储能等领域。但是，锂元素在地壳中的含量还不到20ppm，且锂资源主要分布在南美，难以满足人们日益增长的大规模应用的需求。为了解决上述问题，人们将目光集中在分布广泛且含量较高的钠元素，钠离子电池的研究在近几年也越来越热门。然而，钠离子半径较大，不利于其快速脱嵌和稳定循环，尤其是对于容量较高的负极材料。 本论文针对钠离子电池负极材料高倍率与长循环性能不足的问题，将新型高容量的过渡金属VIA族化合物作为研究对象，通过寻找新的储钠材料、制备分级结构的负极材料、优化充放电的电压区间和电解液，使其性能得到较大提升，主要内容和研究成果如下: 1.采用沉淀法制备了由粒径50nm的颗粒堆积而成的多孔CuO纳米线。首次将纳米级的CuO用于钠离子电池负极，在50mA·g-1的电流密度下，第一周放电容量为640mAh·g-1，循环50周后容量为303mAh·g-1。运用一系列非原位表征手段对CuO的脱嵌钠机理进行研究，结果表明CuO嵌钠后，首先形成CuⅡ1-xCuⅠxO1-x/2和Na2O，进一步嵌钠后再形成Cu2O和Na2O，完全嵌钠后变为单质Cu和Na2O。脱钠时，单质Cu先变为Cu2O，并最终形成CuO。该机理也是首次被报道。 2.采用水热法制备了扩大层间距的由纳米片堆积而成的MoS2纳米花。通过优化充放电区间，将放电截止电位控制在0.4V，使MoS2纳米花只发生嵌入反应（MoS2+xNa(→) NaxMoS2）而不发生转换反应(MoS2+4Na(→) Mo+2Na2S)，从而提高了材料的倍率性能。该MoS2纳米花在0.05、1和10A·g-1的充放电电流密度下分别展示出350、300和195mAh·g-1的放电容量，优异的倍率性能归因于该反应主要受赝电容控制。此外，在循环初期MoS2片层会被逐渐剥离，引起容量上升。总之，该MoS2纳米花展示了极大的应用前景。 3.采用溶剂热法制备了由纳米片堆积而成的FeS2微米球。通过控制放电截止电位至0.8V并选择NaSO3CF3/二乙二醇二甲醚作为优化的电解液，FeS2展示出优异的循环和倍率性能（在1A·g-1电流密度下循环20000周后，容量保持率大于90％，且在20A·g-1电流密度下，放电容量为170mAh·g-1）。通过对其充放电机理进行研究，发现以下独特的现象:(1)经过初期活化后，FeS2变为层状结构的NaxFeS2且脱嵌钠过程中该层状结构一直保持;(2)超高的倍率能力归因于充放电过程中的赝电容行为;(3)稳定后的氧化还原过程主要发生阴离子价态变化。FeS2的高倍率与长循环能力使它成为很有潜力的钠二次电池材料。 4.采用水热法制备了FeSe2微米球，该微米球由许多纳米八面体堆积而成，并具有高的振实密度(1.85g·cm-3)。首次将FeSe2用作钠离子电池负极材料，在0.2C充放电倍率下，展示了447mAh·g-1的放电比容量;在2C充放电倍率下循环2000周，容量保持率高达89.0％;在10C、20C和50C下，放电比容量分别达388、337和226mAh·g-1。FeSe2的电化学反应也被证明为相转换反应，即FeSe2+4Na++4e-(→) Fe+2Na2Se。FeSe2负极与过量的Na3V2(PO4)3正极组装成全电池，该电池在1A·g-1电流密度下，平均输出电压为1.7V，放电比容量达到366mAh·g-1。FeSe2优异的倍率与循环性能对发展高性能钠离子电池负极具有重要意义。