自20世纪90年代以来,由于锂离子电池（LIB）拥有较高的能量密度和较长的循环寿命,一直占据着便携式电子设备和电动汽车等能源存储市场的大部分份额。然而,随着可再生能源的快速发展,以及对大规模智能电网应用的迫切需求,对能源存储技术的要求也越来越高,发展具有低成本、高安全性、对环境友好以及循环性能良好的能源存储技术迫在眉睫。在寻找替代锂离子电池的新能源存储系统中,一些对环境友好和具有更高理论容量的电池系统,例如锂硫电池,锌锰电池、锂空电池和锌空电池,受到了研究者们的广泛关注。而电极材料的开发对电池系统具有十分重要的意义,二氧化锰（MnO₂）资源广泛,价格低廉,而且电化学活性较好,被认为是最有前途的电极材料之一。同时,MnO₂还具有复杂多样的晶型,包括α、β、γ、δ、λ和ε型,不同晶相的MnO₂具有不同的电化学性质。在本论文中,我们首先研究了不同隧道尺寸（从T[1×1]到T[3×3]）的MnO₂作为正极材料时,在锂硫电池中的性能表现。通过对比三种正极材料在电池中的电化学性能,发现拥有较大隧道尺寸的T[3×3]型MnO₂表现出最好的循环稳定性,其首圈放电比容量高达1431.9 mAh?g^-1,300圈循环后容量仍能保持在621.5 mAh?g^-1,其性能明显优于其他两种隧道尺寸的MnO₂正极材料,而且循环过程中库伦效率一直大于99%,表现出非常优秀的循环可逆性。其次,我们成功制备出了空心结构的MnO₂纳米球,并且发现可以作为一种新的正极材料应用于水系锌锰电池中。通过电池测试,空心MnO₂纳米球在0.5 C下的比容量高达?405 mAh?g^-1。更为重要的是,空心MnO₂纳米球在水系锌锰电池中表现出优秀的循环稳定性,在1 C下100圈循环后容量仍可以稳定在305 mAh?g^-1,同时循环过程中库伦效率大于97%。