由于传统化石能源不断消耗带来的温室效应以及环境污染等问题日益严重,可再生清洁能源（如太阳能和风能）迎来新的机遇与挑战。然而可再生能源存在间歇性和区域性缺陷,需要大规模储能系统的辅助,对可持续、低成本的储能技术提出了更高的要求。由于钠资源储量丰富,钠离子电池近年来引发了越来越多的关注,在规模储能领域被认为是锂离子电池的有益补充。然而,目前仍旧缺少具有优良综合性能的负极材料来进一步提高钠离子电池的能量密度。因此,开发性能优异、廉价易得的负极材料对钠离子电池的产业化具有重要意义。基于此背景,本论文围绕“造孔”思路,分别对酚醛树脂、活性炭、石油焦等前驱体进行改性处理,开发出几种高容量钠离子电池无定形碳负极材料,系统地研究了改性手段对无定形碳微观结构和储钠性能的影响,指明了物性指标与储钠容量的构效关系,并且总结归纳出“吸附-填孔”储钠机理。1.酚醛树脂是典型的硬碳前驱体。以酚醛树脂为前驱体,利用乙醇作为造孔剂,制备酚醛树脂基无定形碳,系统地研究了乙醇添加量和炭化温度对酚醛树脂基无定形碳微观结构和储钠性能的影响。乙醇能够在分子水平上提高酚醛树脂的交联程度,使酚醛树脂在炭化过程中形成闭合孔结构,宏观上体现为真密度降低,平台容量增加。真密度作为无定形碳内部闭合孔隙的反馈,变化趋势与平台容量相反,印证了平台区容量来自钠离子在无定形碳闭合孔隙内的填充这一观点。炭化温度对酚醛树脂基无定形碳的微观结构和储钠性能有较大影响。随着炭化温度升高,无定形碳平均碳层间距减小,局部有序度提高,充放电曲线斜坡区容量降低,平台区容量升高。2.活性炭内部含有大量孔结构,可以为钠离子的存储提供足够的空间,但直接将其用作钠离子电池负极材料,首效极低。采用高温热处理或表面包覆对活性炭进行改性处理,活性炭的开放孔隙能够转变成闭合孔隙,比表面大幅度降低,储钠容量和首效较原始样品得到大幅度提升。经过改性处理的活性炭,充放电曲线表现为“长平台,低储钠电位”特征。在实际应用中,这种“长平台”碳对于提升钠离子电池工作电压有着积极的意义。表面包覆处理对于微孔活性炭效果较好。3.石油焦是人造石墨的主要原料,具有产量大,成本低,杂质少,均一性好等特点。但易石墨化的特点使其难以直接用于制备无定形碳。本论文对石油焦进行磷掺杂和碱活化处理,发现不同的化学处理方法会对石油焦的储钠行为产生不同的影响。对石油焦进行磷掺杂处理,在碳层中引入P-O、P-C官能团,可以显著增加石油焦基无定形碳材料在斜坡区（>0.1 V）的储钠容量,并且容量增幅与磷掺杂量有关,而平台区（0-0.1 V）储钠容量基本不受影响,表明无定形碳斜坡区储钠容量来自于钠离子在缺陷位置的吸附。对石油焦进行碱活化处理,在碳层结构中引入更多闭合孔隙,材料的充放电曲线由纯“斜坡”变成“斜坡+平台”。炭化温度升高,ID/IG变小,无定形碳无序度降低,斜坡容量减少;真密度降低,闭合孔隙增多,平台容量增加,表明无定形碳斜坡区储钠容量来自于钠离子在缺陷位置的吸附,平台区容量来自于钠离子在闭合孔隙中的填充。