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锂离子电池因其具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长的优点,已广泛应用在各种小型电子产品中。然而,随着新能源汽车的快速发展,人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求,希望能找到更有潜力的电极材料。正极材料的能量密度是由材料的比容量和放电电压决定的,而功率密度由材料倍率性能决定的,所以本论文首先针对具有高比容量(197 mAh/g)和高电压(3.0-4.8V)的磷酸钒锂Li3V2(PO4)3材料,通过对其进行减小粒径、掺杂和包覆等改性以提高其循环性能和倍率性能。另一方面,锂的储量有限且分布不均匀,这对发展大规模储能锂离子电池会成为制约因素,故室温钠离子电池的研究具有战略意义。本论文也着眼于研究具有稳定结构的磷酸钒钠Na3V2(PO4)3,合成了该材料并研究了其对钠片的半电池性能,匹配了全电池以及对称电池。本论文第一章简要地介绍了锂离子电池的结构组成、工作原理,对锂离子电池正极材料和钠离子电池正负极材料进行了概述,介绍了磷酸钒锂/钠的几种常见的制备方法。最后对本论文的选题背景、研究内容进行了简要的介绍。第二章介绍了本论文工作中使用的实验药品、实验设备和实验方法,材料表征技术,详细介绍了锂离子电池和钠离子电池的制备流程及电化学性能的测试方法。第三章采用溶胶凝胶法合成Li3V2(PO4)3/C复合材料并对其进行物相和形貌表征,其电化学性能测试表明在3.0-4.3V电压区间中首次放电比容量为121mAh/g,首次库伦效率为94%,100次循环之后容量保持率为91.7%,在10C倍率下有56 mAh/g的比容量；而在3.0-4.8V电压区间中首次库伦效率、100次循环之后容量保持率及倍率性能均略差于3.0-4.3V。第四章采用丙烯酸热聚合法制备了碳包覆纳米磷酸钒锂(LVPCTP),并对其物相、碳含量和形貌进行表征。LVPCTP颗粒尺寸在200nm左右,且粒径分布较为均一。其中无定形碳含量为4.6%,存在于颗粒的表面以及颗粒之间,起着传输电子的作用。LVPCTP在3.0-4.3V电压区间的首次库伦效率为96.8%,100次循环之后比容量几乎没有衰减,在10C和20C电流下放电比容量依然有110 mAh/g和80 mAh/g,倍率性能优异；在3.0-4.8V电压区间下,首次库伦效率为88.9%,100次循环之后容量保持率为82.5%,在10C电流下放电比容量为100 mAh/g。这些良好的电化学性能主要源于其颗粒尺寸的控制和碳包覆的作用。之后尝试用Ni对V位进行掺杂,并优化了Ni的掺杂量。第五章采用冷冻干燥法制备了磷酸钒锂和石墨烯的复合物Li3 V2(PO4)3/graphene,对石墨烯含量进行了优化,并考察了在冰箱中缓慢冷冻和液氮中快速冷冻对材料形貌以及电化学性能的影响。优化的结果表明：复合物较优的石墨烯加入量为lmmol LVP对应100mL 2mg/mL的氧化石墨烯溶液；在液氮中快速冷却的样品在形貌和性能上均明显优于在冰箱中缓慢冷却的样品。在液氮中快速冷却的样品(LVPGN)的主体形貌类似石墨烯的具有褶皱结构,LVP颗粒为30-150nmm,均匀地附着在石墨烯片层表面和内嵌在石墨烯片之间,分析了该形貌形成的原因。该材料粒径小且附着在导电性良好的石墨烯上,因而具有优异的电化学性能,其在3.0-4.3V电压区间中,首次库伦效率为96.2%,100次循环之后电池容量保持率为96.7%,在10C和20C倍率下放电比容量分别为118.9 mAh/g和105.2 mAh/g。第六章采用丙烯酸热聚合法合成了碳包覆磷酸钒钠Na3V2(PO4)3/C。其中浓硝酸加入量和干凝胶处理温度对磷酸钒钠的形貌和性能影响很大,干凝胶处理的优化温度为450℃(样品NVPC450)。考察了NaClO4/PC、NaBF4/PC、NaPF6/PC三种电解液对磷酸钒钠电化学性能的影响,其中NaBF4/PC电解液更适合Na3V2(PO4)3/C。NVPC450在2.7-3.9V电压区间中首次库伦效率为98.5%,80次循环之后容量保持率为96%,在5C倍率下比容量为85 mAh/g;在1.0-2.0V电压区间中首次库伦效率为85.1%,50次循环之后容量保持率为94.7%,在5C倍率下比容量为39 mAh/g。将NVPC450作为正极和负极材料进行全电池匹配,负极容量控制的全电池在比容量和循环性能上均优于正极容量控制,解释了其中的原因。在对称电池巾,pJVPC450在-2-2V电压区间中循环,其角色在正极和负极中不断转换,充分说明其可以作为钠离子电池正极和负极材料使用。第七章总结了论文中创新之处和不足之处,并展望了未来的研究工作。