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锂/氟化碳（Li/CFx）电池是目前已知的比能量最高的固态锂原电池,已得到广泛应用。目前商用的锂-氟化石墨电池存在的主要问题是比能量明显低于理论值、放电电压平台低、高倍率放电性能差、电压滞后以及伴随放电的剧烈发热现象。除此之外,我们还面临着锂资源短缺这一严峻问题。因为钠资源丰富成本低,化学性质与锂相似,钠电池被认为是最可能替代锂电池的候选电源。本文的主要工作是制备纳米氟化碳材料并研究其在锂/钠原电池中的应用,为锂-氟化石墨电池存在的问题提供可选的解决方案。具体内容如下:1.氟化碳纳米管的制备及其在锂/钠原电池中的应用:我们以普通碳纳米管（CNT）和石墨化碳纳米管（GCNT）为前驱体,通过直接氟化法制备了两个系列的氟化碳纳米管（分别标记为FCNT-x和FGCNT-x）。系统地研究了碳纳米管的石墨化预处理对氟化碳纳米管的形貌结构和C-F键性质的影响。在相同氟化温度下,FGCNT-x比FCNT-x具有更低的F/C比和较弱的C-F键。系统的电化学测试表明,氟化碳纳米管的储锂和储钠容量随氟含量升高而增大。氟碳比最高的FGCNT-0.81在锂、钠原电池中表现出非常高的比容量,分别为798.8 mAh g-1和751 mAh g-1,几乎等于根据氟碳比计算所得的理论比容量。样品FGCNT-0.81在锂原电池（LPBs）中的最大能量密度为2006.6 Wh kg-1,在钠原电池（SPBs）中的最大能量密度为1733.4 Wh kg-1。在LPBs中,FCNT-0.81的最大功率密度可达到3861.1 W kg-1,而在SPBs中,FGCNT-0.81表现出较低的功率特性,最大功率密度可达到1863.9 W kg-1。结果表明,C-F键的结合能、金属离子的电负性和极化力共同决定了F-CNTs的电化学性能,钠原电池可适用于低功率放电场景。2.氟化石墨烯的制备及其在锂/钠原电池中的应用:采用直接氟化法,通过改变氟化温度,制备了不同氟含量的氟化石墨烯（FG）样品。为了研究氟化温度对FG材料电化学性能的影响,将其作为正极材料在LPBs和SPBs中进行了放电测试。我们发现,在低放电电流密度下,C-F键强度是其电化学性能的决定因素。在LPBs中,具有较弱C-F键的FG-0.75在电流密度为10 mA g-1时测得了最大的比容量(856.9 mAh g-1)和能量密度(2239.8 Wh kg-1)。然而,在高电流密度下,氟化石墨烯的片层间距和粒径成为影响其电化学性能的主要因素。因此,具有最小粒径和最大层间距的FG-0.95具有最佳的倍率性能:在LPBs中,FG-0.95在电流密度为10 mA g-1时显示出851.1 mAh g-1的高比容量和2.65 V的放电电压;在电流密度为2000 mA g-1时比容量和电压分别为725.5 mAh g-1和2.05 V。在SPBs中,FG-0.95电流密度为10 mA g-1时的电压和比容量分别为1.9 V和757.6 mAh g-1;在500 mA g-1时是2.35 V和824.4 mAh g-1。结果表明,C-F键、层间距、材料粒径、金属离子的电负性和极化力都是氟化碳材料放电性能的影响因素。与商业化的氟化石墨材料（日本大金）相比,所制备的FG样品具有更好的电化学性能,如良好的倍率性能、较高的平均放电电压和较大的放电比容量。最后,通过ex-situ XRD和XPS表征,我们进一步阐明了氟化石墨烯在LPBs和SPBs中的放电机理。