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钠离子电池具有资源丰富及价格低廉等优势,被认为是最有可能取代锂离子电池的储能器件之一,而电极材料对电池性能具有极大的影响,因此,对电极材料的研究是开发高性能钠离子电池的关键,也是现在研究的重点和热点。钠离子电池负极材料必须具有良好的电化学性能,因而也亟待开发新型的负极材料。在锂离子电池的体系中,钛基纳米负极材料在充放电过程中应变小、循环稳定性好、价格低廉、绿色环保,因此在本文的研究内容主要集中在钠离子电池用钛基氧化物、氮化物纳米材料,以及通过掺杂对材料进行改性,从而改善材料的电化学性能。1、采用原子层沉积法（ALD）制备TiO2,通过控制ALD沉积温度在碳纳米管（CNTs）沉积非晶态TiO2和结晶态TiO2,SEM测试发现非晶态TiO2在CNTs表面是以层状的形式存在,结晶态TiO2是以孤岛状的形式存在。电化学测试表明CNTs上沉积的非晶态TiO2对储钠的性能要优于结晶态的TiO2,在20 mA g-1下循环190次后,非晶态和结晶态TiO2的充放电容量分别为84.2 mAh g-1和69.8mAh g-1,这是由于非晶态的TiO2是层状、连续的,有利于电子的传输,此外,其非晶结构更有利于钠离子的嵌入/脱出,进而提高了充放电容量等电化学性能。通过不同扫描速度CV曲线中峰值电流与扫速的关系计算结果能够进一步证明非晶态TiO2作为电极材料具有更高的Na+扩散系数。2、通过ALD设备在CNTs上分别沉积无定型的TiO2和氮掺杂的无定型的TiO2,通过XPS测试可以证明氮元素被成功地掺杂到TiO2中形成氮掺杂的TiO2。电化学测试结果表明掺氮前后的Na+扩散系数分别为1.20×10-14 cm2 s-1和1.99×10-14 cm2 s-1,说明通过氮元素的掺杂后,TiO2具有更大的电子电导率和更高的电荷转移速率,从而能有效地提高电极材料的储钠性能,相应地也改善了其倍率性能。通过对充放电反应机理的研究发现,性能提高的原因是经过氮的掺杂过程,有利于材料中氧空位以及三价钛的形成,这些缺陷的存在改善了材料的电荷转移速率。3、通过静电纺丝技术制备具有良好导电性并能够自支撑的柔性碳纳米纤维（CNF）基底,再通过ALD技术在CNF薄膜上沉积TiN颗粒,沉积时使用N2作为等离子源参与反应,在此过程中等离子体不仅提供氮源,还能够同时对CNF基底进行官能团化的处理。电化学性能测试结果表明,在50μA cm-2下,300次循环后仍能达到163 u Ah cm-2,这是由于较高的等离子体发生功率能够加强对CNF基底表面的活化作用,使电极材料更有利于与电解液的浸润,从而增加离子传输速率及导电性,因此提高电化学性能。此外,还探究了沉积前后的样品作为超级电容器的电极的电化学性能,测试结果发现,在电流密度为1 mA cm-2时,充放电循环10000次后,沉积前后样品比容量保持率分别为88.5%和95.5%,沉积后放电比容量仍能达到82 F cm-2,表明材料在超级电容器中也有很大的应用潜力。