在众多二次电池技术中,锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命和无记忆效应而受到广泛关注,但受其高成本的限制而无法在大规模储能技术中得到应用。由于钠资源储量丰富,分布广泛且成本低廉,与锂离子电池相比,钠离子电池在大规模储能技术中有明显的优势。钠离子层状氧化物负极材料Na2Mn3O7又名为Na2[Mn3(□Mn)1/2]O7(□Mn为过渡金属空位),为单斜晶系,空间群为P-1,作为钠离子电池负极能可逆脱嵌两个钠离子,并且它的储钠电位在2.1 V左右,这刚好在水的工作电压窗口内。因此,Na2Mn3O7在水电解质和非水电解质中都有着潜在的研究价值,但是在以往的研究中发现此材料的循环和倍率性能较差。本文通过改善烧结气氛和调节电极材料比例两种手段对Na2Mn3O7进行了优化。空气气氛下烧结的Na2Mn3O7材料在非水电解质和水电解质中的电化学性能较好,但循环和倍率性能依然不是很理想。在此基础上,本文对Na2[Mn3(□Mn)1/2]O7的晶体结构进行了探索,该材料为层状结构,但与其它层状材料不同的是,在其过渡金属层分布着均匀的空位,而这些空位对电化学性能的影响是未知的。因此,本论文大胆的提出向空位掺杂过渡金属离子,来改变其局域结构,进而研究对电化学性能的影响。分别采用Mn元素和Ti元素来对空位进行掺杂,得到Na2Mn3+xO7和Na2Mn3TixO7两种系列的材料。通过筛选,确定了Na2Mn3.4O7和Na2Mn3Ti0.4O7这两种材料,它们在非水电解内蒙古大学硕士学位论文质和水电解质中均表现出较好的倍率及循环性能。其中Na2Mn3Ti0.4O7材料在非水电解质钠离子半电池中,以2 C倍率下循环200周之后,容量剩余66 m Ah/g,保持率为83.75%。由此表明对过渡金属层中的空位进行掺杂,可以改善材料的电化学性能。同时,本文还对该材料过渡金属层中的Mn元素进行部分掺杂,但所得材料的电化学性能并不理想,这也证实了前面的研究为空位掺杂而不是过渡金属元素掺杂。