由于钠资源丰富、与锂相似的物理化学性质等优点,钠离子储能器件逐渐成为电化学能源研究的热点,有望应用于未来低成本、大规模储能领域。在众多储钠电极材料中,层状钛酸钠有着较大的层间距（⁰.7 nm）和较低的储钠电位,并且可以通过简单的水热反应来合成,被认为是具有潜力的负极材料之一。然而其较低的首圈库伦效率以及较差的倍率性能严重制约了钛酸钠电极在钠离子储能器件的应用。本论文以Na₂Ti₂O₅负极为例,报道了醚类电解液与纳米阵列的协同作用,同时实现了高的首圈库伦效率和超快的嵌钠动力学,用于高性能有机电解质的钠离子电容器。进一步研究发现,水系电解液中,在钛酸钠层状结构中引入异质活性成分亦能体现优异的电化学嵌钠行为,有望用作水系储能器件负极。本论文的具体研究结果如下:1)采用简单的水热方法合成了钛酸钠阵列电极和粉末电极,并测试了电极在六种不同电解液中的电化学性能。测试结果表明,阵列电极在醚类电解液中展现出91%的超高首圈库伦效率和优异的循环稳定性,同时在120 C的大电流密度下其容量保持率可达到66%。通过透射电镜、阻抗测试以及动力学分析解释了阵列电极在醚类电解液中的优异电化学性能。这归因于醚类电解液中形成了更薄且稳定的固态电解质膜,以及纳米阵列结构拥有较短的离子/电子传输路径。此外,钛酸钠负极与商用活性炭搭配而成的钠离子电容器也展现了较高的首圈库伦效率与优异的循环稳定性（>10000次）。此研究为解决电极首圈库伦效率低,但同时最大程度利用纳米效应优势提供了一种行之有效的新思路。2)发现将铁基活性物质引入到钛酸钠的层间,可以提高钛酸钠电极在水系钠离子电解液中的容量与循环性能。通过水热合成的方法原位引入铁基活性物质来制备铁-钛酸钠负极,详细探究了电极在硫酸钠电解液中的电化学性能。结果表明,随着扫速的增加,电极的氧化还原峰位置基本不变,并且水电解的现象减弱。在0.5 mA cm^-2的电流密度下循环8661圈后容量保持率为86%。此外,该电极还可以在多种中性碱性的锂、钠、钾离子电解液中稳定储能,是一种很有前景的水系钠离子储能负极材料,在未来的研究中能进一步与商用的活性炭组装水系钠离子混合电容器。