传统不可再生化石燃料逐渐枯竭与环境污染等问题的日益突出,使得具有高能量密度的锂离子电池被寄予厚望。但因Li资源稀缺导致成本越来越高,并且锂电池的有机电解液存在潜在的安全隐患。而水系锌离子电池（ZIBs）具有比容量高、安全性高、成本低等优点,具有广阔的应用前景。开发高性能的ZIBs正极材料是当前的研究热点,其中锰基氧化物因其成本低、理论比容量大、放电电压高、晶体结构多样而被认为是最有前途的候选材料之一,但锰基材料仍有许多问题需要解决,阻碍了其商业化应用。本论文利用一步水热法将高价态的金属元素（V/Mo）对MnO2（α-MnO2）进行掺杂,来解决锰基锌离子电池循环稳定性差的问题,并系统研究其高稳定性的储能机理。主要研究内容如下:1.采用一步水热法合成了V掺杂α-MnO2（V-MnO2）纳米棒状作为水系锌离子电池正极材料。通过改变NH4VO3加入的量得到的V-MnO2性能也有所差异,当加入1 mmol时性能最好。该电极在0.1 A g-1下的容量高达260.8 m Ah g-1,即使5 A g-1时,也拥有50m Ah g-1的容量保持。在2.0 A g-1下循环1000圈后,容量保持率达到41.5%,相比之下纯MnO2电极的容量保持率仅为20.9%。V在V-MnO2的充放电过程中存在电荷转移,提供了额外的容量。因此,相较于不掺杂的α-MnO2,V掺杂有效提升了α-MnO2的比容量以及循环稳定性。2.采用一步水热法合成了纳米棒状Mo掺杂α-MnO2（Mo-MnO2）作为水系锌离子电池阴极材料。一方面,Mo-MnO2中存在Mn缺陷,提高了材料的导电性。另一方面,在充放电过程中Mo-MnO2中掺杂的Mo元素的价态也发生了相应的变化,从而产生电荷转移,提供了额外的容量。同时,Mo对Mn3+的吸引力可以有效抑制歧化反应的进展,从而抑制Mn的溶解,增强MnO2的结构稳定性,提高循环稳定性。结果表明,在0.1 A g-1时,Mo-MnO2阴极的比容量为222.8 m Ah g-1,能量密度为270.3 Wh kg-1。在2.0 A g-1下循环1000圈后,容量保持率达到82.6%。3.在2 M ZnSO4+0.2 M MnSO4电解液中加入不同含量的氟化氨添加剂,进一步提升了Mo-MnO2正极材料的循环稳定性。电解液中NH4+嵌入/脱出这一行为,提高了锰基材料的比容量,循环性能以及电导率提高所带来的优良倍率性能。在2 A g-1下,添加了氟化铵添加剂后电池的比容量不仅由86.9 m Ah g-1提升到了102.2 m Ah g-1,容量保持率也由原来的循环1000圈后的82.6%提升到了95.1%,电池寿命得到了进一步改善。综上所述,高价态金属（V/Mo）掺杂锰基材料以及电解液添加剂都能在不牺牲高比容量的前提下,有效解决电池循环寿命差的问题。本论文为制备优异的锰基锌离子电池提供新的想法,为开发高能的储能器件提供理论指导。