由于钠资源具有分布广泛、成本低廉、环境无污染等优点,钠离子电池被广泛认为是非常有可能替代锂离子电池的二次电池。在2016年,电池级别碳酸锂的均价增长了两倍以上,锂资源价格的快速上涨和分布不均使得钠离子电池的资源优势变得更加明显。然而,钠离子相比于锂离子的大半径和高质量,使钠离子的嵌入和脱嵌需要电极材料具有更大的钠离子迁移通道,因此,寻找到一种具有优越性能的钠离子电池材料变得非常困难。在正极材料方面,Na3V2(PO4)3拥有独特的NASICON(钠超离子导体)结构和良好的热稳定性,是一种非常有工业化前景的正极材料,也是当前钠离子电池正极材料领域的研究热点。本文以Na3V2(PO4)3为研究对象,以改善钠离子电池电化学性能为目标,设计了几种不同Na3V2(PO4)3的改性材料。具体研究内容和结果如下:(1)利用冷冻干燥技术结合后续热处理合成了石墨烯负载的碳包覆多孔Na3V2(PO4)3纳米颗粒,同时研究了冷冻干燥技术和双层碳包覆对于Na3V2(PO4)3颗粒微观形貌和电化学性能的影响。研究表明,冷冻干燥技术创造了多孔的结构和较高的比表面积(143.7 m2 g-1),有利于Na3V2(PO4)3纳米颗粒与电解液的充分接触。石墨烯基底和表面碳层共同构筑了稳定的三维导电网络,有利于提高Na3V2(PO4)3颗粒的电子电导。并且在高温成相过程中,双层碳包覆可以抑制颗粒的团聚,使得合成的Na3V2(PO4)3复合材料的颗粒尺寸保持纳米尺度。基于以上特性,该材料用于钠离子电池正极材料时表现出非常优越的倍率性能和循环性能,电流密度从0.2 C变化到60 C,其容量保持率高达67.9%。在10 C电流密度下,1000次循环之后,其可逆容量稳定在97.2 mAh g-1,容量保持率为95.0%。在40 C电流密度下循环1500次,容量保持率仍可达到82.0%。(2)研究了基于冷冻干燥技术制备的Mn掺杂的多孔Na3V2-xMnx(PO4)3/C材料,主要研究了Mn掺杂对于Na3V2(PO4)3材料微观形貌和电化学性能的影响。通过对掺杂样品的XRD结果精修可以得出,Mn离子的掺入增大了Na3V2(PO4)3的晶胞体积,有利于钠离子的迁移。同时,交流阻抗和循环伏安测试结果显示,Mn掺杂提高了材料的电子电导和离子电导。基于以上原因,Na3V1.8Mn0.2(PO4)3/C在30 C的电流密度下表现出77.8mA h g-1的可逆比容量。在30 C的超大电流密度下循环10000次,从初始比容量78.9 mA h g-1衰减到64.7 mA h g-1,容量保持率为82.0%,单次循环仅损失了0.0018%的可逆比容量,表现出超长的循环稳定性。