消费类电子产品,新能源汽车以及大规模储能等领域的高速发展急需更高安全性、更高能量密度的二次电池,然而目前广泛使用的锂离子电池的能量密度的提升速度却逐渐放缓,锂资源短缺问题也逐渐显现。强行提升锂离子电池的能量密度往往会带来严重的安全隐患和差的电化学稳定性,而且锂元素的丰度也限制其对所有领域的覆盖。在此背景下,钠离子电池以其潜在的成本优势在大规模储能等领域具有良好的应用前景,从而受到广泛的研究开发。此外,固态电池作为下一代兼具高安全性和高能量密度的电池体系,亦受到广泛关注。钠离子电池和固态电池的发展必将需要高电压和高容量的正极材料,而高电压条件下,电解质与电极之间的界面往往不稳定易发生严重的分解反应。此外,固态电池的发展离不开综合性能优异的固体电解质,然而枝晶问题,界面接触问题以及电化学稳定性问题等在单一的固体电解质中往往无法全部解决。基于以上背景分析,本论文对钠基高电压、高容量的正极,钠基固体电解质,固体电解质与电极界面这三个方面展开了系统的研究。1.为了降低制备Na3（VOPO4）2F（NVOPF）的能量消耗,节约成本,实现大规模制备,本论文开发了一种低温液相大规模制备NVOPF的新方法。通过优化液相合成过程中原料的浓度,溶液的p H和反应的时间,实现了NVOPF的低温可控大规模合成。将制备的NVOPF与硬碳负极组合装配Ah级电芯,装配的26650型圆柱电芯额定容量为1.78 Ah,5C倍率下初始放电容量为0.99 Ah,循环2000周后容量保持率达到95.15%。以上初步的实验结果表明我们所开发的低温液相大规模制备NVOPF的新方法具有较强的实用性,具有良好的产业化应用前景。2.基于所制备的NVOPF,我们研究了制备PEO基高电压固态钠电池的可行性。首先采用恒压充电的方法,对所制备的PEO基聚合物固体电解质进行电化学氧化分解电位的测试,结果表明该电解质能够动力学稳定到4.2 V（vs.Na+/Na）,NVOPF半电池的充电曲线也验证了该结果。然而该固态电池在0.3C倍率下100周循环后容量保持率仅为53.53%。为进一步提升固态电池的循环稳定性,我们在NVOPF表面原位地包覆了一层（NH4）3Al F6,100周循环后容量保持率显著提升,为83.35%。以上实验结果表明,固体电解质完全能够在其本身的电化学稳定窗口之外工作,这取决于固体电解质与电极两者之间界面膜的性质。3.基于上述做制备的NVOPF,我们研究了不同热处理气氛和温度对NVOPF结构及其在PEO基固态和有机液态电池中的电化学性能的影响。结果表明,热处理温度和气氛对NVOPF的结构和在PEO基固态和有机液态电池中的电化学性能有着显著的影响,且在合适的温度和气氛组合下,热处理后的NVOPF能够发挥出比原始的NVOPF更加优异的电化学性能。4.对PEO基聚合物固体电解质本身的优化,我们验证了Na PF6作为钠盐的可行性。我们将所制备的PEO16-Na PF6组装固态电池,80℃条件下Na3V2（PO4）3|PEO16-Na PF6|Na在2C倍率下循环200周容量保持率为85.8%,表明Na PF6作为钠盐用于PEO基聚合物固体电解质的可行性。5.为了拓宽PEO基聚合物固体电解质的工作温度范围,使其不仅能够在高温下工作,也能够在室温下正常运行,在PEO20-Na FSI-1 wt.%Al2O3聚合物固体电解质的基础上,引入22 wt.%的TEGDME醚类塑化剂。基于塑化后的PEO基聚合物固体电解质组装的固态电池,室温和80℃条件下的固态电池均具有优异的循环稳定性,表明TEGDME极大地拓宽了PEO基聚合物固体电解质的工作温度范围。6.对NASICON型固体电解质的优化,我们采用Mg元素对NASICON进行掺杂,研究结果表明Mg元素掺杂对NASICON离子电导率的提升主要是对晶界电导的改善。为实现NASICON陶瓷电解质的实用化,我们制备了离子电导率最高的组分Na3.3Zr1.85Mg0.15Si2PO12的粉体,将其涂覆于PE隔膜表面,显著提升了电解液的润湿性。基于NASICON涂覆的PE隔膜,组装的Ah级26650型圆柱电芯,1C倍率下循环2000周容量保持率为88%。7.NASICON型氧化物陶瓷固体电解质难以实际应用的原因,除了其脆性,另一个重要问题是钠枝晶的穿透造成的短路风险。我们采用非原位与原位相结合的方法,观测了钠枝晶在NASICON陶瓷片中的形成和生长情况。为了抑制钠枝晶,我们在NASICON陶瓷片表面原位制备了一层氟化的无定形碳材料。界面优化后的NASICON抑制钠枝晶的能力显著提升。