水系钠离子电池采用资源丰富的钠系活性材料及高安全的水系电解质,面向低成本工业储能应用具有较大优势,近几年受到广泛关注。高比容量、高稳定的正极材料是制约水系钠离子电池发展的瓶颈之一。本研究合成了共掺杂型的普鲁士蓝类正极材料,在水凝胶电解质中提高了其稳定性;采用高活性a-MnO₂正极材料,与预嵌钠的磷酸钛钠负极组成对电池,研究了其电化学性能。主要的研究内容和取得的成果如下:（1）共掺杂普鲁士蓝类正极材料的制备及其在凝胶电解质中的稳定性提升采用共沉淀的方法,制备了基于Co-Ni、Fe-Ni和Mn-Ni的掺杂型普鲁士蓝化合物,与磷酸钛钠负极材料组成对电池,在1.7mol的硫酸钠电解液中表征了其电化学性能。采用Mn、Ni共掺杂的普鲁士蓝化合物中,Mn离子的变价提高了比容量,同时Ni的掺杂提高了普鲁士蓝结构稳定性,可以实现大倍率的充放电以及长时间的循环稳定性。通过对不同比例的Mn、Ni掺杂（Mn:Ni=1:1Mn:Ni=1:5 Mn:Ni=1:4）的比对,确定Mn:Ni=1:4是最优比例,该化合物放电比容量达到138m Ah/g。由于普鲁士蓝类材料在水溶液电解质中存在溶解现象,导致电池在循环过程比容量下降、性能衰减。研究中进一步使用高度分散的气相SiO₂与电解质盐混合,形成钠离子凝胶电解质,将制备的掺杂型普鲁士蓝材料在该类电解质进行电化学测试,结果表明凝胶态的电解质可极大地缓解普鲁士蓝材料的溶解,电池初始比容量138m Ah/g,循环450圈后仍旧有90%的容量保持率。（2）高活性a-MnO₂正极-充电态磷酸钛钠负极的新型钠离子电池体系设计与电化学性能研究氧化锰和磷酸钛钠电池体系在成本上具有较大优势。本研究尝试组装了基于二氧化锰与磷酸钛钠的新型钠离子电池体系。首先将制备的磷酸钛钠与锰酸锂组成对电池进行充放电循环,设置充电电压为1.85V时截止,获得钠离子预嵌入的富钠型磷酸钛钠负极材料。将循环后的富钠型磷酸钛钠负极,与制备的高活性a-MnO₂正极组装全电池,采用1.7mol/L的硫酸钠溶液作为电解液。进一步为了提高氧化锰活性材料的稳定性,在电解液中加入0.1mol/L的硫酸锰,此时电池的比容量（基于氧化锰）能够达到96m Ah/g,电池同时表现出较好的循环稳定性,超过40圈后有较高的容量保持率。对反应产物的X射线衍射分析表明,a-MnO₂活性材料在充放电循环中存在钠离子嵌脱反应,形成锰酸钠化合物,表明本研究设计的氧化锰-富钠磷酸钛钠电池体系具有较好的钠离子嵌脱可逆性。