钠和锂具有相似的物理和化学性质且储量分布广泛,因此钠基储能系统是一个非常有吸引力的研究领域。目前,越来越多的研究人员致力于探索合适的电极材料,以设计和构建高性能的钠基储能系统/装置。其中,钠离子电池正极材料的电化学性能是由相结构的特点所决定,在电化学循环过程中,容易发生相变造成循环过程中材料结构的坍塌,进而影响循环性能。因此,在储钠层状氧化物材料的研究中,主要工作集中于材料体相元素掺杂或取代,以此来减弱相转变,提高材料的结构稳定性。而金属离子混合电容器结合了电池型负极和电容器型正极,兼具了高能量密度和高功率密度。实现这种混合电容器装置高性能的关键取决于:负极和正极材料在容量和动力学行为上均具有良好的电化学匹配。基于上述研究背景,本论文的研究内容包括以下三个方面:（1）以Na₂CO₃、N iO、TiO₂为前驱体,采用固相合成法,通过调控反应时间、反应温度以及钠含量制备O3型Na_0.8N i_0.4.4 Ti_0.6.6 O ₂（N N T）系列样品。研究了不同反应时间、反应温度以及钠含量对电化学性能的影响,测试结果表明:反应时间、反应温度以及钠含量对O3型的NNT样品的电化学性能存在着一定的关系。当温度为950℃,时间为20h,钠含量过量10%时制备的样品的电化学性能是最佳的:在电流密度为0.2A g^-1时,其初始容量为78mAh g^-1,循环200圈后,容量保持率为53%,除前几个周期外,库伦效率接近100%。（2）以Na₂C O₃、N iO、M n₂C O ₃以及TiO₂作为前驱体,采用固相合成法,通过调控反应时间、反应温度以及Ni/Mn比例,制备了不同反应条件的Na_0.8N i_x M n_1-x-x O ₂样品,采用S E M、X RD、XP S分析结果表明:该样品都是由板状颗粒组成且呈片层结构,有利于钠离子的传输。之后掺杂Ti,得到样品Na_0.8N i_0.4.4 M n_0.6.6 O ₂-Ti,其具有优异的电化学性能(1 A g^-1的高电流密度下,具有80m Ah g^-1的初始容量,循环300圈,容量保持率为72%)。采用原位XRD进一步研究充放电过程中Na⁺嵌入/脱出过程中的反应机理和晶体结构的变化。结果表明该材料在充放电过程中具有可逆性。之后,将该材料作为正极,三维网络碳作为负极测试其全电池的电化学性能。该器件在1A g^-1的时,循环500圈,容量保持率为65.8%。这表明,该材料除了在半电池体系中具有出色的性能外,在全电池中电池性能也很优异。（3）用Na₂CO₃作为模板,通过化学气相沉积法制备了不同温度下的碳纳米片（CNS）,该方法简单便捷绿色环保无污染。用SEM、TEM、XRD分析结果表明:该样品具有大片状结构且显示出较大的层间间距,范围在0.388至0.393 nm之间。扩大的层间空间有利于将钠离子插入CNS中,这使其具有良好的钠存储性能。用作负极时,CNS在10 A g^-1时展现了138 mAh g^-1的高容量(在0.05 A g^-1时保持63%的容量)和优异的长循环稳定性(在12500次循环后,在10 A g^-1下保持1 4 4 mAh g^-1)。将CNS作为负极,海藻酸钠衍生的A C作为正极,匹配成S I HC,该器件在2 5 0 W k g^-1时可提供135 Wh kg^-1的高能量密度,能量密度为69 Wh kg^-1时,最大功率输出为25 k W kg^-1。循环4 0 0 0次后容量保持率为7 1.8%。