为解决化石能源的过度使用导致的全球能源紧缺和环境污染等问题,各国政府大力发展清洁能源作为化石能源的替代品。而清洁能源如风能,太阳能,潮汐能等在时间与空间上具有不连续性,所以需要大型储能装置先将能量储存起来,再在合适的时间以电能的形式输送。钠离子电池因为具备成本低廉,能量密度较高,易于研究等优点,可以作为清洁能源储能装置使用。而钠离子正极材料是影响电池能量密度、使用寿命、成本的重要因素,所以开发出合适的正极材料是钠离子电池走向商业化的关键性一步。其中,锰基层状氧化物作为钠离子电池正极材料候选者之一,因为价格低廉、环境友好、能量密度较高等优点收到众多研究者的广泛关注。但是锰基层状氧化物仍然具有一些缺点:材料中的三价锰离子在电化学循环时会发生姜泰勒效应,伴随锰离子溶解至电解液中,导致正极材料结构被破坏,最终严重影响锰基层状氧化物的电化学性能;多元锰基层状氧化物比容量较低等。而本文针对这些问题做了一系列的研究。首先,我们结合水热法和固相烧结法制备了球状P2相Na0.86Co0.5Mn0.5O2和P3相Na0.86Co0.5Mn0.502。由电化学测试结果可以看出,当电压范围为1.5-4.0V时,虽然P2相Na0.86Co0.5Mn0.502相对于P3相容量较小,在1C倍率下初始放电容量为105 mAh/g,但是1C倍率下100圈容量保持率为68%,在2C的倍率下放电容量仍可以达到70 mAh/g,要远优于P3相。可是循环性能仍然不能达到要求。所以,接下来我们使用了二次固相烧结方法合成了Na1.2Mn0.4Ru0.402,在电压范围为1.5V-4.0V时,其在1C倍率下首圈放电容量可以达到184.6 mAh/g,容量较传统的锰基层状氧化物有了很大的提高。但是其在1C倍率下,289圈后的容量保持率仅有23.5%,循环性能仍然有待改善。于是,我们使用了钛元素掺杂的方法尝试去改善锰基层状氧化物的循环性能。我们使用了固相烧结法合成了 P2相Na0.86 Co0.5Mn0.5O2和P2相NNa0.86 Co0.475Mn0.475Ti0.05O2。我们通过实验与理论相结合的方法发现:微量钛元素掺杂可以通过限制过渡金属层锰氧八面体的伸长或者收缩来防止锰离子发生姜泰勒效应,溶解至电解液中,进而改善其电化学性能。P2相Na0.86Co0.475Mn0.475Ti0.05O2也展现了较为优秀的电化学性能:1.5-4.0V的电压范围下,0.5C的倍率时的可逆容量为111.8 mAh/g。5C的大倍率下,循环200圈后的容量保持率为81.1%。