随着锂离子电池的使用规模不断扩大,锂源的价格大幅上升,严重限制了锂离子电池在未来的应用。钠具有与锂相似的物理和化学性质,而且资源丰富、成本低廉,因此钠离子电池被认为是最可能取代锂离子电池的二次电池,并在大规模储能等领域中获得广泛应用。钛基负极材料拥有合适的工作电位,在Na⁺的嵌入和脱出过程中晶格应变小,循环寿命优秀,成本低、无毒无污染,接近大规模储能对电极材料的要求,在钠离子电池中有广阔的应用前景。目前,构建纳米形貌是一种提高钛基材料中钠离子的扩散速率和电化学活性的常用方法。然而,在合成的过程中难以避免的将水分子带入产物中,对材料的结构和性能产生了一定的不利影响。因此,分析含水钛基材料的结构、形貌和性能,并对材料进行优化是目前的一项重要的工作。首次库伦效率是衡量负极性能的重要指标,大部分钛基材料的首次库伦效率小于50%,对全电池的容量和性能产生了极为不利的影响,目前的提升首次库伦效率的预钠化方法存在工艺复杂、成本高等缺点。为了解决上述的影响钛基负极材料电化学性能的两个严重问题,分别开展了以下两个方面的工作:（1）我们采用水热法合成了含水的钛酸钠材料,对材料中水分子的含量进行测试,得出水热产物的分子式为NaTi₃O₆（OH）·2H₂O,采用热处理的方式将水分子逐渐脱出,并对水分子脱出过程中材料的结构和形貌变化进行表征,结果表明材料发生了由层状结构向隧道状结构的转变,材料的形貌由纳米线转变为纳米棒,将两种结构的材料的电化学性能进行对比,发现结构转变后材料的倍率性能和循环稳定性得到了明显提升,说明稳定的隧道状结构和材料中水分子的脱去促进了钠离子的传输、提升了材料的电化学性能,通过将层状结构和隧道状结构的材料分别进行在水中浸泡处理,发现水分子使层状结构的材料发生相变,并降低了材料的首次库伦效率,隧道结构的材料对环境中的水分子表现出更高的稳定性,避免了水分子对材料的结构和电化学性能的破坏。（2）针对钛基负极材料较低的首次库伦效率和目前的预钠化方法中存在的缺陷,我们首先通过定量添加钠箔的方式进行预钠化,提升了钛酸钠的首次库伦效率,并探究了钠箔添加量和首次库伦效率之间的关系。进一步,为了解决钠箔在使用中的工艺操作复杂、安全性差的问题,我们将固态金属钠箔转换为液态钠源进行预钠化研究,通过电极片在常温下浸泡于液态钠源中的方式完成了钛基材料的预钠化,探究了预钠化对电极和材料结构的影响,并对预钠化后的电化学性能进行测试,结果表明液态钠源的浓度和预钠化效果之间存在正向关系,与正极片组装全电池并测试其电化学性能,验证了预钠化对性能的明显提升,通过液态钠源和钠箔在空气气氛中的反应对比,证明了液态钠源在安全性方面的优势,分析了使用液态钠源对预钠化工艺的简化作用,说明液态钠源的预钠化促进了钛基负极材料的发展和应用。