δ-MnO₂是一种价格低廉、来源广泛的层状过渡金属氧化物,有着优异的电化学性能,因此被广泛应用于锂离子电池和锂空气电池的电极材料研究中。但其仍然存在体积变化显著、导电性能不佳等缺点。本课题主要将δ-MnO₂与碳纳米导电骨架和具有柔性的三维泡沫镍材料进行复合,制备出三维多孔的二氧化锰/碳纳米管/石墨烯/泡沫镍（δ-MnO₂/CNTs/G/NF）柔性自支撑式电极,并对其组装的锂离子电池和锂空气电池的电化学性能进行研究。本研究首先通过两步化学气相沉积法在泡沫镍基底上依次生长了石墨烯和碳纳米管,制备出了CNTs/G/NF导电骨架。随后通过一步简易的水热合成法在CNTs/G/NF导电骨架上原位生长了δ-MnO₂纳米片层。文中详细探究了碳材料生长时间、催化剂浓度和冷却方式对石墨烯或碳纳米管形貌和品质的影响,同时也讨论了碳基底和水热反应温度对δ-MnO₂水热生长的影响。通过SEM、HRTEM、拉曼光谱、XPS、XRD、TGA等表征手段分析δ-MnO₂/CNTs/G/NF的形貌和结构组成,并采用电化学测试研究该材料的充放电比容量、循环、倍率等性能。研究表明,将δ-MnO₂/CNTs/G/NF复合材料作为锂离子电池负极研究其电化学性能时,在0.4 A g^-1的电流下δ-MnO₂/CNTs/G/NF电极首次放电、充电比容量分别为1780和1357 m Ah g^-1,首圈库伦效率为76%;循环350圈后比容量仍保持在1250 m Ah g^-1以上,库伦效率大于97%;在4.0 A g^-1的电流下,电极的可逆循环比容量达520m Ah g^-1,循环700圈以后仍可保持490 m Ah g^-1,库伦效率大于98%。将δ-MnO₂/CNTs/G/NF复合材料作为锂空气电池正极研究其电化学性能,在限容500m Ah g^-1,恒定电流0.1 m A cm^-2的条件下,δ-MnO₂/CNTs/G/NF电极可实现159圈充放电循环;在1.0 m A cm^-2的电流下首次放电比容量仍可达1271 m Ah g^-1。