随着储能器件的日益发展和社会需求的不断提高,锂资源的储量日益匮乏。钠/钾元素和锂元素具有相似的理化性质,而其丰富的储量和低廉的价格使得钠/钾离子电池在未来储能领域更具有竞争力。但是因为钠/钾离子半径过大,使得电化学动力学缓慢,能量密度无法满足市场的需求,严重阻碍了商业化进程。本论文针对钠/钾储能体系内的关键问题,从负极材料的设计出发,使用石墨烯构建导电网络,有效提升离子扩散和电子传导能力,加快电化学动力学过程,有效提升储能器件的电化学性能。本论文的主要研究内容可分为以下几个方面:1.首先通过等离子体辅助的化学气相沉积法在碳布上生长垂直石墨烯阵列,再结合水热和热硒化方法原位复合二硒化钴纳米颗粒作为钠离子电池负极。研究发现,垂直石墨烯阵列有效提升负极体系整体的导电性,显著改善体系的倍率性能以及循环稳定性。2.本文通过两步化学气相沉积法在三维MXene基底上合成氮掺杂石墨烯和二硒化铼的异质结结构用于钾离子电池性能的研究,原位构建了离子扩散网络,加快离子传输和电子传导能力,促进电化学反应过程,有效提升倍率和循环性能,结合第一性原理计算揭示钾离子存储过程中的多方协同作用。构建的钾离子电池在10 Ag-1的电流密度下可以达到137.5 mAh g-1的容量。这样的异质结结构结构设计为高性能碱金属电池负极体系提供了研究思路。