随着化石能源的不断消耗以及环境污染问题的日益突出,开发绿色,高能量密度的动力和储能装置已成为国家能源领域重点发展方向。锂离子电池作为一种新型动力和储能装置,因其具有高能量密度、无记忆效应、环境友好等优势而备受青睐。电极材料是锂离子电池的重要组成部分,也是限制其发展的关键因素之一。二氧化锰材料具有理论比容量高,放电平台低及环境友好等优点,是极具应用前景的锂离子电池负极材料之一。然而二氧化锰存在导电率低以及充放电过程中体积变化大等问题,导致其循环稳定性和倍率性能差,严重阻碍了其应用和发展。基于此,本论文利用缺陷工程对二氧化锰材料进行结构调控,从而提高其电化学性能。主要研究内容如下:（一）研究表面氧空位对二氧化锰材料电化学性能的影响。采用高能机械球磨法,以价格低廉的电解二氧化锰为原料,制备了表面氧空位含量为11.2%的多孔二氧化锰材料,材料由直径20-30 nm的颗粒组成。材料在6.4 A g-1下放电比容量为202 m Ah g-1,展示出良好的倍率性能,在2 A g-1的电流密度下650次循环后,仍能保持1200 m Ah g-1的可逆比容量,展示出稳定的循环性能。其优异的电化学性能主要归因于多孔的分层结构和合适的表面氧空位浓度。动力学分析表明,合适浓度的氧空位使锂离子扩散系数显著增强。（二）研究非晶化对二氧化锰材料电化学性的影响。采用氧化还原法,以KMn O4和Mn SO4·H2O为原料,制备了纳米花状非晶二氧化锰材料,其粒径为300-500 nm,形貌规则。材料在0.1 A g-1下,循环50圈,保持248 m Ah g-1的可逆比容量。结果表明:非晶结构有利于材料初始放电/充电过程中促进相转化并改善电化学反应动力学,这主要与非晶材料具有无序的和各向同性的晶体结构有关。但非晶材料较高的电阻也限制了电化学性能提高。为提高非晶材料的导电性,采用高能机械球磨法,制备了非晶二氧化锰乙炔黑复合材料（a-Mn O2/AB）。a-Mn O2/AB由直径约为50 nm的花朵状非晶态Mn O2球和乙炔黑颗粒组成。a-Mn O2/AB的初始库仑效率为73.2%,在9.6 A g-1电流密度下具有318 m Ah g-1的放电比容量,表现出优异的倍率性能。在1 A g-1电流密度下,经过300次循环后,仍可保持1300 m Ah g-1的放电比容量,优于目前报道的大多数二氧化锰电极材料。结果表明:非晶态二氧化锰材料离子扩散系数(～5×10-7 cm~2 s-1)明显高于晶态材料,这主要是由于非晶结构中的缺陷,为锂离子的快速传输提供了更多的通道。同时,乙炔黑可以增强电子导电性并减轻二氧化锰的体积变化,显著提高了a-Mn O2/AB的电化学性能。为改善材料初期放电稳定性,采用一步氧化还原法,在乙炔黑表面原位生长非晶二氧化锰纳米片,得到复合材料AMOA。AMOA由随机组装的花瓣组成,花瓣由非晶二氧化锰纳米片和乙炔黑纳米球组成,由于二氧化锰和乙炔黑的均匀分布以及存在强烈的相互作用（Mn-O-C）。AMOA在不同电流密度下的展现出更加优异的初期循环稳定性。在1 A g-1和5 A g-1下,40次循环后放电比容量分别保持在968 m Ah g-1和410 m Ah g-1。经过40次循环后,AMOA仍能保持非晶结构,而且纳米片几乎没有明显的裂纹和破碎,说明非晶态有利于减缓体积膨胀,促进相变。