水系锂离子电池具有安全环保和价格低廉等优点,展示出了广泛的应用前景,但是水系电解液的电压窗口被限制在1.23 V以下,这限制了水系电池的能量密度。为了提升水系电池的电压窗口,本文选用一种新型基于双三氟磺酰亚胺锂（LiTFSI）高浓度的水系电解液,有效地扩大了水系电池的电压窗口,这将有利于提高水系电池的能量密度。同时,研究了不同水系电池电极材料在该电解液中的电化学性能以及电解液浓度对材料性能的影响,具体研究内容如下:研究了LiMn₂O₄正极材料在不同浓度的LiTFSI电解液中的电化学性能。循环伏安测试表明,LiMn₂O₄的充放电电势区间分别为:0.4¹.2 V（1、5和10 mol·kg^-11 LiTFSI）;0.4¹.3 V（15 mol·kg^-11 LiTFSI）;0.4¹.4 V（22 mol·kg^-11 LiTFSI）。在15 mol·kg^-1 LiTFSI电解液中,LiMn₂O₄展示出最佳的电化学性能。在该浓度0.1 C倍率下,LiMn₂O₄的比容量达119.5 mAh·g^-1;在0.1、0.5、1、2和3 C时,LiMn₂O₄在15 mol·kg^-1 LiTFSI电解液中同样具有最佳的倍率性能。在该电解液0.5 C倍率下,LiMn₂O₄展示出出色的循环性能。循环400圈后,放电比容量仍然能高达78.5 mAh·g^-1,容量保持率为85%。通过离子交换方法制备出八面体分子筛结构镁锰氧化物（Mg-OMS-1）正极材料,研究高浓度水系电解液对其电化学性能的影响。对样品进行XRD、SEM和TEM表征后,组装成三电极体系进行电化学性能的测试。通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试方法对Mg-OMS-1在1、5、10、15和22 mol·kg^-1 LiTFSI电解液中各方面性能进行测试。经过研究发现,通过CV曲线所获得Mg-OMS-1的电势区间分别-0.7¹.3 V（1mol·kg^-11 LiTFSI）;-0.7¹.45 V（5 mol·kg^-11 LiTFSI）;-0.7¹.5 V（10 mol·kg^-11 LiTFSI）;-0.7¹.55V（15 mol·kg^-11 LiTFSI）;-0.7¹.65 V（22 mol·kg^-11 LiTFSI）。Mg-OMS-1在15mol·kg^-1 LiTFSI电解液中Li⁺的嵌入和脱出最佳。当测试倍率为0.1 C时,Mg-OMS-1在15 mol·kg^-1 LiTFSI电解液中首次放电比容量能达到222.5 mAh?g^-1,测试倍率扩大到10 C时,比容量仍能达到50.4 mAh?g^-1;倍率为1 C时、1000圈循环之后,放电比容量依然能达到92.6 mAh·g^-1,保持着很高的循环稳定性,且库伦效率保持在100%;在0、25、50和70 ^oC温度下进行充放电测试发现,温度对Mg-OMS-1在1和5 mol·kg^-11 LiTFSI中的比容量影响较大。而Mg-OMS-1在22 mol·kg^-1 LiTFSI电解液中时,70 ^oC时循环过程中比容量急剧上升,但之后由于其强酸性破坏Mg-OMS-1内部结构,比容量又逐渐降低。组装了Mg-OMS-1//AC电容电池,研究高浓度电解液下电容电池的电化学性能。Mg-OMS-1//AC电容电池分别使用在15 mol·kg^-1 LiTFSI和0.5 mol?dm^-33 MgCl₂电解液进行电化学测试。当测试倍率为0.1 C时,电容电池在15 mol·kg^-1 LiTFSI和0.5 mol?dm^-3MgCl₂电解液中的放电比容量分别是153.7 mAh·g^-1和96.3 mAh·g^-1;在0.5 C下循环400次和1 C下循环500次后发现,电容电池在15 mol·kg^-1 LiTFSI中比容量都基本没有改变,容量保持率达到100%左右,而在0.5 mol?dm^-3 MgCl₂溶液中,不同倍率的放电比容量都发生了大幅度的衰减。这表明高浓度电解液有利于提升水系电容电池的循环稳定性。