随着能源结构优化调整和生态环境保护加强,国家出台实施了一系列严格的船舶排放法规,极大地推动了航运业绿色发展。为降低船舶排放,开发高能量密度的新型动力电池已成为实现绿色船舶发展的关键技术之一。锂离子电池在二次电池中因具有高能量密度和高功率密度以及长循环寿命在船舶动力电池方面具有广阔的应用前景。目前商用石墨负极材料容量较低无法满足高性能动力电池需要。因此,开发新型高比容量负极材料对锂电池在动力电池发展具有重要意义。过渡金属氧化物属于转化型负极材料,因其容量高而受到广泛研究,其中锰基氧化物具有储量丰富,成本低廉和环境友好等优势被认为是最具发展潜力的过渡金属负极材料之一。但材料存在导电率低和充放电中体积变化大等问题,严重阻碍了其发展。如何通过材料改性提高材料锰基氧化物的电化学性能是本领域的难点问题。本文围绕上述问题,采用微纳米结构设计和氧化物包覆等手段对锰基材料进行改性,从而提高材料的电化学性能。主要研究内容如下:（一）微纳结构二氧化锰的制备及电化学性能研究。采用水热法,以高锰酸钾为原料,通过优化盐酸用量获得由纳米棒组成的空心海胆状α-Mn O2;通过优化水热温度和反应时间,获得由纳米片组成的花瓣状球形δ-Mn O2。采用沉淀法,以硫酸锰和碳酸氢铵为原料,获得球形碳酸锰材料,并在400℃下煅烧5h,获得由纳米颗粒组成ε-MnO2微米球。电化学性能结果显示,材料的微观结构和形貌对其电化学性能有重要影响。其中空心海胆状α-Mn O2的电化学性能最优,在500 m A g-1的电流密度下,经过150圈循环后容量仍能保持在474.2 m Ah g-1。（二）氧化物对二氧化锰包覆改性研究。采用水热法和450℃煅烧2h分别成功合成出三氧化二铁和二氧化钛包覆二氧化锰复合材料（Mn O2@Fe2O3和Mn O2@Ti O2）。电化学性能结果显示,Mn O2@Fe2O3具有更优异的倍率性能,在6.4 A g-1电流密度下,容量可达296.2 mA h g-1,并具有良好的长期循环稳定性,在500 mA g-1的电流密度下,经过1000次循环后,容量仍可保持为784.6 m A h g-1。TEM结果显示,在Mn O2@Fe2O3材料中,二氧化锰球为中空球,Fe2O3以纳米颗粒形式均匀地包覆在Mn O2颗粒表面,XPS结果显示铁以Fe3+形式存在。上述结果证实,氧化铁已经成功包覆在氧化锰表面。通过材料EIS分析和计算,研究发现包覆材料的电荷交换电阻明显降低。分析认为这可能是由于纳米结构氧化铁的存在造成的。另外,通过对电解液ICP分析发现,包覆层的存在可以抑制锰的溶解,这可能是包覆层改善电极稳定性的主要原因。（三）二元过渡金属氧化物材料的制备。采用共沉淀法,分别制备出Ni Mn2O4和Co Mn2O4材料。SEM结果显示,Ni Mn2O4材料为微米球形,而Co Mn2O4为具有微纳二级结构的笼状球形。电化学性能结果显示,Ni Mn2O4材料的电化学性能较优,在大电流500 mA g-1的电流密度下,经过800圈循环后,可逆容量仍保持为651.7 mA h g-1。