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水系锂离子电池具有价格低廉，环境友好，功率密度高等一系列特点，是很有潜质的新一代储能电池。目前，水系锂离子电池和它的电极材料的有关探索已经成为电化学储能领域中的热点。由于水系锂离子电池具备上述优点，这篇论文在水系锂电池的基础上研究了三个问题。以下为论文具体内容： 1.水锂电池体系中可逆Cu-Zn电池的研究。我们提出了一种水系可充放电Cu-Zn丹尼尔电池，在这个体系中，Li+只是起到导电的作用，而不与电极反应，与生物科学里的信使RNA类似，我们把它称作“电化学信使”。在本工作中，我们用PVDF/PMMA-LiClO4/PVDF离子阻隔膜将正极电解液（0.02 MCuSO4+0.02 MLi2SO4）和负极电解液（0.02 M ZnSO4+0.02 M Li2SO4）分开，利用锂离子当做“电化学信使”，透过隔膜在正负电解液之间的迁移来平衡内部离子浓度。利用这一原理我们设计和组装了新型的水系可逆Cu-Zn电池。经过测试发现，电池能够进行可逆的充放电循环，并且有良好的电化学性能。 2.LiMn2O4-Zn水锂电池体系中电解液添加剂的研究。本工作中，我们在LiMn2O4-Zn水锂电池体系的电解液CH3COOLi(15 wt％)+Zn(CH3COO)2(15 wt％)中，分别加入一定质量的明胶以及淀粉，配制成0.1 wt％明胶和0.1 wt％淀粉的水凝胶电解液。通过电化学性能的对比我们发现，添加剂的加入明显地改善了体系的循环性能。 3.锂离子电极材料中的“层效应”的研究。我们发现在锂离子电池电极材料包覆改性中存在一种效应，这种效应存在于包覆层与基体之间，所以我们称之为“层效应”，这种效应对材料的电化学性能有正面影响。本文中，我们采用LiMn2O4这种良好的包覆材料作为研究对象，LiMn2O4-Zn水锂电这种体系进行研究。在本工作中，我们用简单的一步水热法合成出了正八面体的Mn3O4，然后用它作为前驱体，高温烧结法合成出了八面体结构的LiMn2O4，然后成功在LiMn2O4表面包覆上一层纳米厚度的LiMn2O4材料。在LiMn2O4-Zn水锂电池体系下，通过对包覆前后的LiMn2O4材料进行电化学性能测试比较，我们发现包覆过后的LiMn2O4材料的循环性能得到了提升。但是其实包覆层和基体本身是相同的物质，因此从另一个角度讲，循环性能的提高是由于“层”在起作用，通过这个方法，我们证实种“层效应”的存在。