近年来,水系锌离子电池因其安全性高、原料成本低、环境友好、能量密度高等特点被认为是大规模储能系统的候选者之一,受到了各国科研工作者的广泛关注。锰基材料作为水系锌离子电池正极材料具有工作电压高、储量丰富、安全低毒等优点。然而,锰基材料中存在的导电性差,锰基材料溶解,储能机理不明确等问题限制了其应用。除了正极材料面对的问题以外,金属锌作为水系锌离子电池体系中最为常用的负极材料也面临着枝晶,腐蚀和副反应多等挑战。为了构建高性能水系锌离子电池,这些问题迫切需要得到解决。针对这些问题,本文主要研究内容如下:（1）通过简单的水热反应将银离子掺杂进二氧化锰主体结构中合成了一种水系锌离子电池正极材料Ag0.8Mn8O16（AgMnO）纳米线,作为对比用类似的方法合成了α-Mn O2纳米线材料。通过各种电化学测试评估了两种材料的电化学性能,结果表明AgMnO的各项电化学表现均比α-Mn O2优秀。在0.1 A g-1的电流密度下,AgMnO的初始放电容量很低,不到50 m Ah g-1,但随着循环的进行,其放电容量不断增长,最高可达到503 m Ah g-1。此外,AgMnO的倍率性能也十分出色,在5 A g-1的大电流密度下,依然具有198 m Ah g-1的容量。AgMnO还被用于长循环测试,在2 A g-1的电流密度下,AgMnO的初始放电容量约为297 m Ah g-1,在经过1000次循环后放电容量依旧高达198 m Ah g-1,容量保持率为66.6%。通过非原位XPS、非原位XRD,SEM,EDS等测试分析手段和一系列的补充实验探究了AgMnO材料的反应机理。在AgMnO电极中被证明主要存在三种反应机理,分别为H+/Zn2+嵌入/脱出机理,联合置换/插层反应机理,沉积-溶解反应机理。联合置换/插层反应机理是材料取得优异倍率性能的主要原因,而电池容量增加现象被证实与沉积-溶解反应机理有关。（2）通过将氧化石墨烯与AgMnO复合制备得到了AgMnO/GO复合材料和AgMnO@GO复合材料。对两种材料进行电化学性能测试,结果表明:两种复合材料的电化学性能均优于AgMnO。在0.1 A g-1的电流密度下,AgMnO/GO和AgMnO@GO的放电容量随着循的进行不断上升,AgMnO@GO在第25次循环就升高到了550 m Ah g-1,而AgMnO/GO在第50次循环后容量才升高到530 m Ah g-1。此外,在2 A g-1电流密度下循环1000次后,AgMnO@GO放电容量为280 m Ah g-1,容量保持率为77.8%,而在同样的测试条件下,AgMnO/GO的容量从319 m Ah g-1衰减至219 m Ah g-1,容量保持率为68.6%。最后,通过电化学阻抗谱分析了各种材料的电化学性能和电荷转移电阻之间的关系。（3）通过简单的水解法制备了一种锐钛矿型纳米二氧化钛粉体并将其涂覆到锌箔上制备了二氧化钛涂层改性锌负极,结果表明二氧化钛涂层可以诱导锌在负极稳定均匀沉积,使负极的电化学性能得到提升,使用改性后的锌负极组装的Zn/Zn对称电池可在1 m A cm-2的电流密度下稳定循环520 h以上。此外,使用未改性锌极与二氧化钛涂层改性锌负极组装了Zn/Mn O2全电池并进行了各项电化学性能测试。结果显示使用改性锌负极组装的全电池在0.5 A g-1电流密度下循环100次后容量保持率为82.53%,远远高于用未改性锌负极组装的全电池的67.22%的容量保持率。而改性锌负极与AgMnO@GO正极组成的全电池的电化学性能也十分优异,在2 A g-1的电流密度下循环500次后,容量保持率高达93.2%。