锰氧化物具有较高的理论比容量、价格低廉、含量丰富等优点被认为是一种有前途的电极材料。但是较差的电子导电性和循环过程中结构不稳定严重限制了其发展。本实验通过构建异质结和复合碳材料来提升其电化学性能及循环稳定性。同时,研究其在碱性电解液体系下充放电过程中微观结构的变化及储能机理。通过一步水热法结合退火处理制备了稳定的MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结。MnO_x纳米片均匀的生长在MnO_x纳米线表面,提供了大比表面积和多的活性位点。该结构表现出优异的电化学性能(在1 A g^-1电流密度下容量为336 F g^-1)和良好的循环稳定性。这主要归因于具有稳定骨架的一维纳米线和提供更多活性位点的二维纳米片之间的维度协同作用。进一步改善MnO_x纳米线@MnO_x纳米片核壳结构的电子导电性,通过水热法结合热处理构建了MnO_x@C@MnO_x异质结,该材料表现出优异的电化学性能(在1 A g^-1电流密度下容量为350 F g^-1)和良好的循环稳定性。另外,通过原位拉曼和XRD测试结果发现MnO_x@C@MnO_x异质结构电极材料在充放电过程中没有检测到MnOOH特征峰,说明其充放电过程并不是质子的嵌入脱出反应。进一步分析其充电产物为α-MnO₂而放电产物为Mn₃O₄,因此证明MnO_x@C@MnO_x异质结为Mn₃O₄?α-MnO₂之间的可逆相变储能机理。为了深入探究锰氧化物在碱性电解液中的储能机制,通过水热法结合静电自组装技术构建了Mn₃O₄@rGO异质结构。通过原位拉曼光谱和石英晶体微天平测试发现Mn₃O₄@rGO核壳结构在碱性电解液下充放电过程经历了一个Mn₃O₄?MnO₂可逆相变过程。此外,通过第一性原理分析相变储能的原因发现Mn₃O₄在充电过程中主要表现为电化学氧化反应,而在放电过程主要表现为K⁺嵌入赝电容特性,并且随着K⁺嵌入数量的增加,导致MnO₂结构中的[MnO₆]八面体的Mn-O键的键长变长而开始发生畸变。因此,容易形成O的缺失而形成O空位,导致结构进一步向稳定的尖晶石型Mn₃O₄相转变。