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近些年来,锂离子电池(LIBs)成本的提高和锂资源的短缺,很大程度上限制了其发展和应用。因此,新型的可替代锂离子电池储能材料受到了研究者的广泛关注。储量丰富,与锂的化学性质相似的钠进入了人们的视线,钠离子电池(SIBs),作为一种非常有前景的新型储能技术,其正极材料从很大程度上决定了其性能。层状过渡金属氧化物是最有潜力钠电正极材料之一,具有合成工艺简单,材料结晶性好、理论容量高、原料廉价易得等优点,一直很受研究工作者的关注,但其不可忽视的缺点,如脱嵌钠过程中结构变化复杂,晶体结构易损坏,能量密度不够高等,限制了其实际应用。本文以锰基氧化物材料作为基底材料,通过电化学惰性元素掺杂,钠离子含量调节,电化学活性元素取代及改善制备方法等手段对材料进行改进,并从结构、电化学性能及电极动力学性能等多方面对材料进行了深入研究。本文首先通过电化学惰性的铝元素对Na2/3Mn O2材料进行掺杂,提高材料结构稳定性进而提高材料性能。通过液相法,合成了一系列铝掺杂的P2型Na2/3Mn1-x Alx O2(x=0,1/18,1/9,2/9)材料。在四个不同铝含量的材料中,Na2/3Mn8/9Al1/9O2的电化学性能最好。实验结果表明,适量铝的掺杂可以提高材料的结构稳定性,抑制充放电过程中发生的复杂相变,减少结构中Mn3+引起的姜泰勒效应,使材料的充放电曲线变平滑,提高电化学性能。另外,CV和GITT测试的结果表明,铝离子的掺杂有效的提高了钠脱嵌过程中的迁移率,提高了材料动力学性能。锰基氧化物NaxMn O2中钠离子的含量对材料的结构及性能也有很大影响。本文通过调节NaxMn O2中的钠含量及材料的晶体结构来优化材料性能。在液相法的基础上进行简单改进,通过溶胶凝胶法,合成了一系列不同钠含量的NaxMn O2(x=0.44,0.53,0.60,0.67,0.80)材料,并探究了钠含量对材料结构及性能的影响。作为钠电正极材料,当x=0.44时,材料为孔道型结构,具有优异的循环及倍率性能,但比容量较低;当x=0.80时,材料为P2型结构,比容量较高,但倍率性能及循环性能较差。本文通过调节NaxMn O2中钠离子的含量,当x=0.53时,材料中具有孔道型和P2型两种结构,结合了孔道型结构稳定性好及P2型结构储钠位点多的优点,容量达到130.1 m A h g-1,且具有优异的循环及倍率性能。孔道型材料虽然具有良好的结构稳定性,但钠离子含量较少,不利于实际应用,所以接下来的工作选择了容量较高,更具有实用性的P2结构材料。本章通过电化学活性元素掺杂,提高了材料的结构稳定性及工作电压,进而提高材料的电化学性能。本文中,我们采用溶胶凝胶法,成功合成了具有六边形微米柱状结构的P2型层状氧化物Na2/3Mn1/2Co1/3Cu1/6O2(MCC),将其用作钠电正极材料时,具有优异的循环稳定性和倍率性能。而且,MCC具有良好的快充慢放性能,充电电流密度为200 m A g-1,放电电流密度为20 m A g-1时,放电容量达到118.6 m Ah g-1,且100圈循环后,容量保持率仍然有66%。体系中Co3+和Cu2+的加入减少了晶体结构中Mn3+的含量,降低了姜泰勒效应对材料结构的影响,增加了材料的结构稳定性,提高了材料的平均工作电压。另外,通过CV、GITT和EIS测试证明MCC材料具有优异的动力学性能。