锂离子电池已经在便携式设备与电动汽车等领域有了广泛应用,但锂资源的匮乏及其在地壳中的不均匀分布限制了锂离子电池在大规模储能领域的发展。由于钠元素储量更加丰富,具有相似工作原理的钠离子电池成为极具发展潜力的储能技术。其中正极材料是提高钠离子电池能量密度的关键组件,但钠离子相较于锂离子具有更大的离子半径,因此合适的正极材料是钠离子电池开发与优化的重要方向。钠化的过渡金属氧化物材料具有易合成、离子电导率高等特点,应用于钠离子电池中能够实现高比容量及高能量密度。其中,NaCrO2是一类典型的O3相层状氧化物材料,在钠离子电池2.0-3.6 V电位区间内表现出稳定的电位平台,具有较好的电化学性能;但仍存在倍率性能差、结构与界面不稳定、副反应严重、容量衰减等问题。当充电电位在3.6 V以上时,NaCrO2的层状结构发生向岩盐结构转变的不可逆过程,因此其比容量与工作电位的提高受到限制,难以贡献更高的能量密度。本论文主要针对NaCrO2正极材料的以上问题,通过形貌设计、表面包覆以及离子掺杂等策略进行改性,探究其在钠离子电池中的电化学性能以及物相演变规律。第一章首先对钠离子电池的工作原理和主要特点进行介绍,其次综述了典型的钠离子电池正极材料与负极材料的研究进展,其中重点介绍了 NaCrO2的研究现状,最后提出了本论文的选题背景与研究内容。第二章对本论文用到的主要药品、制备方法、表征仪器和电池组装测试方法进行了详细介绍。第三章利用水热-固相两步自模板法制备得到由纳米片自组装形成的O3相NaCrO2亚微米球。在钠离子电池2.0-3.6V测试时,NaCrO2亚微米球表现出优异的电化学性能。在50 C下具有90 mAh g-1的比容量;在20 C下循环1500次后仍能保持初始容量的87%。此外,非原位XRD揭示了其在2.0-3.6 V首次充电过程的物相演变规律为03→O’3→P3,在放电时可逆进行。第四章通过溶胶凝胶法实现非电化学活性Cr2O3在NaCrO2表面的原位包覆。超薄Cr2O3层减少了活性材料与电解液的直接接触,有效抑制循环中电极材料表面的副反应。因此,NaCrO2材料在钠离子电池2.0-3.6V的循环稳定性被极大提高,在10 C下经过1000次循环仍能保持100 mAh g-1的比容量。第五章采用溶胶凝胶法得到不同比例Nb5+掺杂的Na1-2yCr1-yNbyO2样品,对其物相结构以及电化学行为进行表征分析。在2.0-3.6V、2.0-3.7V以及充电电位更高的条件下对Na1-2yCr1-yNbyO2样品进行了储钠行为的探究,其中NCO-Nb3样品在3.6 V以上充电电位时均表现出更高的首次库伦效率以及更佳电化学性能。在 2.0-3.7 V、2.0-3.8 V、2.0-4.0 V 和 2.0-4.4 V 区间测试时,NCO-Nb3 的首次库伦效率（97%、57%、29%和 10%）均高于 NCO（93%、26%、20%和 6%）。第六章在NaCrO2晶体中通过固相法同时引入Ca2+和Ti4+分别对Na+和Cr3+进行掺杂,得到掺杂样品Na0.82Ca0.06Cr0.94Ti0.06O2（NCO-CT）。探究其在钠离子电池（2.0-3.8 V）中的电化学性能发现,双离子掺杂能够有效提高NaCrO2的储钠性能。NCO-CT在3和4Ag-1的大电流密度下分别表现出57和40 mAh g-1的比容量,而NCO几乎没有容量贡献。第七章是在第五章与第六章的基础上,采用固相法实现了三种元素Ca2+、Ti4+和Nb5+同时对NaCrO2的掺杂,并以碳包覆手段进行界面优化。此外,通过非原位、原位XRD对材料在储钠时的物相转变过程进行了探究。经过多元素共掺杂与碳包覆,最优样品 Na0.76Ca0.06Cr0.91Ti0.06Nb0.03O2@C（NCO-C6T6N3@C）在钠离子电池中充电到3.8 V时,岩盐结构的产生被显著抑制,因而实现了更高的首次库伦效率。NCO-C6T6N3@C（95%）的首次库伦效率均远高于NCO（49%）。此外,NCO-C6T6N3@C的倍率性能和循环性能也更为优异。第八章对论文进行总述,指出了论文中各工作的创新点与不足,并对未来研究的计划进行了规划。此外,附录A介绍了焦磷酸盐Cr2P2O7作为新型钠/锂离子电池负极材料的电化学性能。同时通过原位碳包覆改善其电子电导性,优化材料界面。最优样品Cr2P2O7-20PVP在钠离子电池中以100 mA g-1测试时表现出230 mAh g-1的比容量。附录B通过溶剂热法合成原位rGO复合的KFeF3正极材料,随后通过二次碳包覆得到钾离子电池正极材料KFeF3/rGO-PVA-500。该材料具有优秀的循环性能:在200 mA g-1下循环1000次后仍保持94%的容量。XRD、XPS、ICP等测试揭示了其以固溶体机理为主,同时存在部分转化反应的混合储钾机制。