由于更低的制造成本和与锂离子电池类似的物理和电化学性能等特点,钠离子电池而备受关注,并在电网级储能系统中显示巨大的发展潜力。其中过渡金属氧化物正极材料因具有较高的理论容量和能量密度以及易制备等优点而受到广泛的关注。不幸的,由于大多数的过渡金属氧化物材料在充放电循环过程中都存在不同程度的相转变,最终导致较差的电化学性能。因此,针对上述问题,本文致力于研究和抑制过渡金属氧化物的相转变问题,从而提高其循环稳定性和倍率性能,具体研究内容如下:在第二章中,我们使用相应的金属盐作为原料,利用简单的固相法合成了一种具有层状和隧道状混合结构的过渡金属氧化物(表示为Na0.6Fe0.04Mn0.96O2)。得益于Fe的掺杂,存在于单纯的Na0.6MnO2中对循环稳定性不利的P2-O2的相转变被抑制,同时得益于层状结构和隧道状结构的协同效应,材料最终展现出较高的容量和较好的循环稳定性以及倍率性能。具体来说,在40 mA g-1的电流密度下,其初始的可逆容量可以高达190 mAh g-1,同时在1 A g-1高电流密度下循环300圈之后仍能有83.1%的容量保持率。此外,用制备的材料与商业化的硬碳组装的全电池,同样展现出较高的比容量(166 mAh g-1)以及优异的循环稳定性,在200 mA g-1的电流密度下循环100圈后仍具有81.9%的容量保持率。在第三章中,我们以Na0.67Ni0.33Mn0.67O2为研究对象,通过掺杂Ti4+来取代部分Mn4+抑制相转变的发生。得益于相转变的抑制,材料在循环过程中产生的较大体积膨胀也得到了很好的缓解,制备的材料最终展现出优异的电化学性能。具体表现在:在850 mA g-1的高电流密度下经过2000次循环后仍有85.9%的容量保持率。同时在倍率性能测试中,在高电流密度时仍能展现出较高的容量。此外,由于Ti4+的掺杂提高了 Ni的耐氧化程度,使得材料的防水性明显提高,在去离子水中浸泡120天后,并没有出现明显的晶体结构和性能上的衰减,展现出优异的防水性能。