传统化石能源的枯竭和污染问题使得人们对清洁的、可再生能源的需求越来越迫切。但风能和太阳能转化产生的电能受到自然条件的影响，具有间歇性和不稳定性，需要大规模储能系统对其进行调节，提高电网的供电效率和稳定性。锂离子电池作为已经商业化的二次电池，具有优异的电化学性能。但是锂资源的有限可能会限制了其大规模应用于储能电池。钠离子电池和锂离子电池具有类似的工作原理和电化学性能，且成本低廉，是储能电池的理想选择。基于此背景，本文研究了有机羰基负极材料在储能电池中的应用，并对钠离子电池的界面问题进行了初步探索研究。　　本文研究了有机羰基化合物2，5-羟基-1，4-苯醌二钠(Na2C6H2O4)负极材料的合成方法及其作为钠离子电池负极材料的电化学性能。Na2C6H2O4的平均嵌钠电位为1.4V，首周可逆容量265mAh/g，库仑效率91.9％。由于嵌钠电位较高(＞0.8V)，无电解液分解，充放电过程中表面不会形成SEI膜，有利于提高首周效率和倍率性能。提出以喷雾干燥方法构建Na2C6H2O4/CNT纳米多孔复合材料，降低离子迁移距离，并改善电极内部的电子电导。该复合材料的循环和倍率性能显著提高，在7C下的可逆容量达到136mAh/g，1C下30周后容量保持在195mAh/g，容量保持率93.3％。同时，这一方法可以推广到低电导率的水溶性或油溶性材料，实现与亲水性或亲油性的碳纳米管的复合，同时低成本一步实现低电导率材料的纳米化以及纳米颗粒的二次造粒过程。　　为了研究有机羰基化合物的反应机理，本文进一步解析出了Na2C6H2O4和其嵌钠态Na3C6H2O4和Na4C6H2O4的晶体结构，发现它们的结构是由互相平行的有机苯环层和无机Na-O层交错堆叠而成的有机-无机层状结构。原位XRD结果显示，在前两周充放电中的结构变化为:首周放电发生Na2→Na4的两相反应，首周充电包括Na4→Na3和Na3→Na2两个两相反应过程;在第二周的放电和充电过程中均出现中间相Na3相。随着Na的嵌入，Na原子和羰基的配位情况发生了变化，Na3相的Na-O层相比于Na2相和Na4相发生了一定程度的扭曲，同时苯环与bc平面之间的夹角减小，整个分子发生转动。结合第一性原理计算，我们研究了Na2C6H2O4材料及其嵌钠态Na3C6H2O4和Na4C6H2O4的电子结构及钠离子传输机制。电子在有机苯环层内传递和存储，苯环为氧化还原中心;而钠离子在无机Na-O层中扩散和存储。　　本文还探索了钠离子电池中以LiPF6作为成膜添加剂，改善正负极材料表面SEI膜稳定性。钠离子可以穿过含有锂盐的SEI膜，包覆了锂盐的SEI膜的正负极材料可以正常工作。在无添加的电解液中，正负极表面的钠盐SEI膜在循环之后不稳定。当添加了锂盐之后，正负极表面可以生成厚度均匀、稳定性有所提高的锂钠混合的SEI膜。