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经济社会的持续发展需要大量的能源作为支撑。长期以来,化石燃料能源占据着能源市场的主要位置,但其不可再生性及燃烧带来的环境污染迫使人们寻找新的清洁能源以满足未来的发展需要。主要的清洁能源包括太阳能、潮汐能、地热能、风能等。然而,这些清洁能源易受到地理环境和季节气候的影响而造成发电量不稳定,因而发展与之匹配的储能系统十分必要。在各种物理和化学储能技术中,以锂离子电池为代表的二次电池已经广泛应用于智能手机、笔记本电脑和电动车等领域,在商业化方面取得了巨大成功。然而,锂资源的储量相对有限且分布不均使锂离子电池在大规模储能方面的应用面临阻碍。相比之下,钠资源在地壳中储量丰富、价格低廉。在锂资源价格剧烈上涨的背景下,钠离子电池受到了越来越多的关注。发展高性能钠离子电池的关键在于开发高性能的正极材料。P2型钠镍锰基氧化物正极材料具有较高的放电电压和理论容量,是一类有较好发展潜力的正极材料。然而,P2型钠镍锰基氧化物体相结构和界面存在的不稳定性使其循环过程中发生快速的容量和电压衰减。本文通过对P2型钠镍锰基氧化物材料的组成、形貌及颗粒尺寸的合理设计,实现了对材料体相和界面性质的有效调控,进而显著改善了其电化学性能。本论文的主要研究内容如下:1)高电压P2型Na0.66Ni0.33Mn0.67O2性能提升的关键在于发展能有效提高其电化学可逆性的改性方法。在此基础上,本文提出了一种基于锌元素的掺杂结合表面包覆的策略对P2型Na0.66Ni0.33Mn0.67O2进行改性,该改性可通过简单的一步固相反应实现。对Na0.66Ni0.26Zn0.07Mn0.67O2@0.06Zn O（NNZM@0.06Zn O）形成机理的研究显示,尖晶石和P3中间相先于P2相形成。在高温下与Zn2+竞争时,Ni2+可以优先进入P2结构中,使Zn O在表面均匀富集。少量的Zn2+掺杂可以显著抑制Na+/空位有序效应,提高结构可逆性。此外,Zn O包覆层的存在有效地减少了电解液的分解,形成有利于Na+快速扩散的薄的正极/电解液界面膜。由于Zn2+的掺杂和原位形成的Zn O包覆层,NNZM@0.06Zn O表现出优异的循环稳定性,在100 m A·g-1下循环100次后的容量保持率为83.7%,在2000 m A·g-1时的放电容量为56.4m Ah·g-1。上述材料的性能明显优于未包覆的Na0.66Ni0.26Zn0.07Mn0.67O2和通过机械球磨引入包覆层的Na0.66Ni0.26Zn0.07Mn0.67O2/0.06Zn O。本项工作为设计高性能钠离子电池正极材料提供了一种新的策略。2)微米级的单晶层状氧化物由于具有较高的振实密度和较低的比表面积,因此表现出与多晶层状氧化物不同的电化学性质。本文研究了使用Na2SO4作为熔盐,通过熔盐法制备P2型Na0.66Ni0.27Zn0.06Mn0.67O2单晶（P2-SC）。通过对P2-SC形成机理的研究发现,以Ni-Zn-Mn氢氧化物共沉淀前驱体为原料合成P2-SC时,可以在相对较低的温度下形成P2相。高温下,熔融态的Na2SO4为P2相颗粒的各向异性生长提供了液相的环境,促使其逐渐生长为单分散的微米级六棱柱形单晶颗粒。该方法合成的P2-SC能够有效抑制高电压区域的晶格氧活性与相变。原位电化学XRD图显示,在4.0-4.4 V高电压区间内,P2-SC的P2相没有完全转变为OP4相,表明颗粒尺寸的增大使脱钠态下的相变延迟,这有利于抑制循环过程中不可逆相转变的发生。此外,研究表明,由于颗粒尺寸的增大,P2-SC在高电压区间时晶格氧的活性受到抑制,从而有效缓解了电解液的分解,提高了正极/电解液界面稳定性,使电池内部保持了良好的离子传输性能。因此,P2-SC表现出了优异的循环性能,以100 m A g-1的电流密度在2.0-4.4 V电压区间内循环100次后的容量保持率为98.56%。甚至在2000 m A·g-1电流密度下,P2-SC的放电容量仍可达54.1 m Ah·g-1。上述P2-SC材料的性能明显优于以氧化物为原料采用常规高温固相法合成的P2型Na0.66Ni0.27Zn0.06Mn0.67O2和采用与P2-SC相似制备方法但不添加Na2SO4得到的P2型Na0.66Ni0.27Zn0.06Mn0.67O2。本项工作拓展了P2型层状氧化物正极材料的制备方法,并显著改善了其在高截止电压下的循环稳定性。