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锌电极具有资源丰富、价格低廉、环境友好、可逆性好等诸多的优异特性,广泛应用于锌电极为负极的一次电池,而在二次电池中的应用有限。本论文以Zn作为负极,提出Zn-Pb02单液流电池体系和Zn-LiMn204电池两个储能电池新体系。研究了沉积型锌负极在酸性及近中性(pH值为4)电解液中的电化学性能。为了提高Zn-LiMn204电池体系的综合性能,首先研究了锰酸锂在水体系中衰减机理,然后通过聚苯胺对锰酸锂进行原位包覆和电解液凝胶化的途径,改善正极的循环性能；最后提出了复合电极的结构设计,并阐明近中性水溶液中Zn.Mn离子协同作用储能机制。主要研究工作如下：1、锌电极在酸性及近中性电解液中沉积-溶解的电化学性能研究表明,锌沉积受传质过程控制。电解液中硫酸浓度的增加有利于提高锌沉积一溶解的动力学过程,获得更高的能量效率。但是,过高的硫酸浓度导致析氢加重,腐蚀速度加快,从而引起充电效率降低。最适宜的电解液组成为1.25mol·L-1 ZnSO4+(1～1.5)mol·L-1 H2SO4,合适的电流密度为20～30 mA·cm-2.2、基体对锌沉积溶解的研究结果表明,复合石墨电极的析氢过电位明显高于铅及铅合金电极。通过对腐蚀电流的计算,表明复合石墨电极的腐蚀电流要比铅及其合金小一个数量级。电化学测试结果可知,锌在复合石墨上的循环稳定性要明显优于其他基体,较适宜作为酸性锌沉积的基体。3、Zn-PbO2电池虽然存在酸性介质中腐蚀较大等问题,但仍提供了高达90%以上的库仑效率,并在150次循环过程中保持了80%循环容量。为此,本论文以价格低廉、环境友好、可逆性较好的锰酸锂为正极,组成Zn-LiMn2O4水系二次电池新体系,着重研究了锰酸锂在水介质中的容量衰减机理,探讨了提高其稳定性的有效途径,提出了复合电极的新概念,阐明了其储能机制。得出以下结论：4、研究了电解液对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明,电解液中阴离子影响Mn的溶出和析氧过程,对电化学性能有很大影响。在LiNO3溶液中,Mn溶出量最少,析氧过电位最高。因此,锰酸锂在LiNO3溶液中循环最稳定,1000次循环的容量保持率为75%。电解液中加入2 mol·L-1 ZnSO4后,锰酸锂放电容量略有下降,但是与不含ZnSO4的电解液相比,1000次循环后容量保持率由35%提高至58%。5、阐明了锰酸锂在1 mol·L-1 Li2SO4+2 mol·L-1 ZnSO4电解液中的衰减形式。锰酸锂在水溶液中的衰减机理与其在有机电解液中类似,但是在水中锰溶出现象更严重。6、研究表明,Zn-LiMn2O4体系的循环稳定性受限于正极。基于此,采用聚苯胺对锰酸锂进行原位包覆。电化学测试结果表明,10%聚苯胺包覆锰酸锂复合材料经过332次循环容量衰减至80%,未包覆材料120次循环容量即衰减至80%。本论文将电解液凝胶化,结果表明,与水溶液体系相比,胶体电解液可以减少电极的自放电,有效提高锰酸锂的循环稳定性,并使循环过程中Mn溶出量减少一半。7、电解液中添加Mn2n2+可与锰酸锂构成ε-MnO2-LiMn2O4复合电极。具体作用机制如下：电解液中的硫酸锰在1.75V (vs.Zn)以上以ε-MnO2的形式沉积在电极表面。沉积所得ε-MnO2可作为Zn2+和Li+的嵌入和脱出的主体骨架,同时伴随着ε-MnO2自身发生Mn4+至Mn3+的变价,提供放电容量；而电极内部的活性物质锰酸锂可以进行Li+的脱嵌,在充放电曲线上体现为：1.5V以上的充放电平台对应于Li+在LiMn2O4骨架中的的脱嵌,而在1.4V～1.0V电压范围的充放电平台则为Zn2+在ε-MnO2的骨架中的脱嵌。