钙离子电池以其自身丰富的储量、更高的理论体积能量密度等优势吸引了众多研究目光,然而钙离子动力学性能较差限制了高性能电极材料的开发,同时,缺少适配电解液体系也限制了钙离子电池的发展。为了构建高性能钙离子电池体系,在本论文中,我们首先通过静电纺丝的合成方法制备出了微米球形貌的NASICON结构的Ca0.5Ti2(PO4)3@C材料,并将其在有机钙离子电池体系下作为负极材料进行了电化学测试,由于材料自身的三维孔道式结构有利于钙离子通过,以及材料疏松的球形形貌缩短了钙离子传输到体相的距离,促进了钙离子的传输速率,使得材料展现出优异的倍率性能和良好的循环稳定性。此外,我们针对于水系钙离子电池体系电压窗口较窄这一问题,制备了浓缩的Ca(TFSI)2的水溶液作为水系钙离子电池的电解液,通过减少电解液中的游离水,从而抑制了水的分解反应,进而拓宽了电解液的电压窗口,拓宽的电压窗口可以使得更多的高性能电极材料应用在水系钙离子电池体系中,进而提升电池的平均工作电压,最后我们还利用普鲁士蓝类似物Cu HCF和有机材料PTCDA分别作为正负极材料组装成全电池,并将其在该水系体系下进行电化学测试,得到了优异的循环可逆性和倍率性能。本论文基于钙离子电池体系开展的材料功能化设计和电解液体系的研究工作,为今后高性能钙离子电池的研究发展提供了有意义的实验依据。