作为与锂离子电池类似的电化学储能器件,钠离子电池由于钠资源的丰富储量和低廉的成本受到了广泛的关注。开发高性能尤其是高工作电位的钠离子正极材料已成为钠离子电池发展和应用的关键,硫酸盐正极材料具有原料丰富、合成简单的优势,同时又具有较为突出的工作电位,在钠离子电池中有很好的应用前景。本文围绕高电位硫酸盐钠离子电池正极材料展开了研究工作,制备了一种新型的硫酸铁钠正极材料Na₂Fe（SO₄）₂,并对其结构、电化学性能、充放电机理和失效分析等方面进行了研究,并通过过渡金属取代进一步提升了其电极电位。主要研究内容及结果如下:（1）以Na₂SO₄和FeSO₄?7H₂O为原料,通过球磨法和固相法制备了一种新的正极材料Na₂Fe（SO₄）₂。该材料为alluaudite结构,空间群为C2/c,a=12.6756（7）?,b=12.7992（6）?,c=6.5332（5）?,β=115.585（5）°,V=955.85（5）?³,结构框架由Fe₂O₁₀二聚体与SO₄四面体共点连接构成,Na⁺分布在间隙中,有三种占位,其中Na（2）和Na（3）沿c轴方向具有离子通道,因而可以可逆地脱嵌,理论容量为91 mAh g^-1。利用L（+）-抗坏血酸作为碳源进行包碳后,这种硫酸盐材料在0.1C下的放电容量达到82 mAh g^-1,平均电位为3.6 V,对应Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原电位,2C下容量保持率高于60%,在0°C的低温和55°C的高温均保持良好的电化学性能,并且充放电过程中体积变化仅为3.3%,结构稳定。此外,Na₂Fe（SO₄）₂还具有良好的热稳定性和空气稳定性。（2）以Na₂Fe（SO₄）₂为基础,利用其他过渡金属离子M²⁺（M=Ni、Co、Mn）对Fe位取代以进一步提升电极电位,研究了不同取代含量对Na₂Fe_1-yM_y（SO₄）₂（y=0.1、0.2、0.3、0.4）电化学性能的影响。Ni表现为电化学惰性,其引入导致Na₂Ni（SO₄）₂杂质生成,造成容量和电位降低;Co含量低于0.2时,体系可以保持原有结构,但结晶度降低导致电化学性能下降,y=0.3时,产生Na₂Co（SO₄）₂杂质,不利于电化学反应的进行;引入Mn不改变体系的结构框架,可以有效提高材料的电位,y=0.4时,Na₂Fe_0.6Mn_0.4（SO₄）₂电位达到3.8 V,但Mn²⁺不具有电化学活性,造成体系容量降低。