随着便携电子设备和新能源汽车的高速发展,人们对于高能量密度电池的需求不断增大。目前锂离子电池比能量已接近理论值,难以满足未来应用需求。同时,人们对现有的锂离子电池的安全性存在担忧,迫切需要开发下一代既具有高能量密度又具有安全性的水系电池系统。金属锌被认为是水系电池的理想负极,因为它具有容量较高（820 mAh g-1）,低电位（相对于标准氢电极为-0.762 V）,地球储量丰富、低毒性和安全的优点。水系锌离子电池由于其低成本、高安全性和较高能量密度而受到越来越多的关注。在几种常用的正极材料中,二氧化锰（MnO2）具有成本低、安全无毒以及良好的循环性能成为水系锌离子电池中最常用的正极材料,然而水系锌离子电池用正极MnO2放电产物的溶解和充放电过程中相变引起的结构变化等问题,造成活性物质利用率低、库伦效率低、循环性能差,阻碍了水系Zn-MnO2电池的发展。针对MnO2正极存在的问题,本文以开发具有良好倍率性能和循环性能的水系Zn-MnO2电池为目的,设计、制备了大隧道结构的MnO2以及大层间距的层状MnO2材料。取得的主要研究成果如下:（1）研究了具有较大隧道结构MnO2的性能。制备了具有3×3隧道结构的t-MnO2,证实了大隧道结构MnO2存储锌离子的优势,并研究了电解液添加剂MnS04的浓度对电池性能的影响,在MnSO4浓度为0.5 M时的电极放电比容量达到了 284 mAh g-1,达到理论比容量的92%。针对t-MnO2首次放电比容量较低的缺点,使用金属元素掺杂的t-MnO2作为锌离子电池正极材料。利用水热法制备了金属元素掺杂的t-MnO2,研究结果表明铁元素的掺杂可以提高t-MnO2的首次放电比容量,铁掺杂t-MnO2首次放电比容量较纯t-MnO2放电容量提高了 12%。对t-MnO2的充放电机理做了初步的探究。（2）层状结构的MnO2层间距的扩展有利于锌离子的储存,采用四甲基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵两种大分子有机物分子逐级插入层状结构的方式,成功使层状MnO2的层间距从0.71 nm增加到0.92 nm。电化学结果表明,随着层间距的扩大,电池的循环性能随之提高。当电解液中MnSO4浓度为0.5 M时,电池在2 C倍率下能提供185 mAh g-1的放电比容量,且100圈循环后,容量保持率为100%。