近十多年来，便携式电子电器产品，以及电动车的迅速发展，都极大地促进了新电源技术的发展。与传统电池系统相比，锌-空气电池具有容量大、比能量高、工作电压平稳、安全、环保、廉价等优点，从而受到了特别的关注。目前，阻碍该电池大规模实用化和产业化的关键技术问题包括：氧还原催化剂、爬碱漏液、电解液碳酸盐化等等。本文首先优化了影响氧还原电极性能的制备工艺，测试了不同制备工艺对电极性能的影响，然后重点就锰基氧还原催化剂的制备和性能展开研究，包括用不同方法制备锰氧化物（Mn₃O₄／AC和Mn₃O₄），通过X射线衍射（XRD）和电镜技术（TEM、SEM）等对所制备材料的物相与微观结构进行表征，采用线性极化等电化学方法测试制备材料的氧还原催化性能。所开展工作得到的结果如下：电极制备工艺对氧还原电极的性能影响较大，影响因素包括：电极层结构、电极厚度、催化膜、防水透气膜中PTFE粘结剂的含量，以及膜层中表面活性剂的去除等。测试结果表明，粘结剂PTFE乳液中表面活性剂的存在，将对电极性能产生不利影响，因此在压制成电极之前，需先用丙酮浸泡催化膜和防水透气膜一段时间，以除去其中的表面活性剂。PTFE用量从正反两方面影响电极的性能，以AC作催化剂时，催化膜和防水透气膜中PTFE（60wt．％乳液）的较佳用量（重量比）分别为：AC:PTFE（60wt．％乳液）=1:0.4，AB:PTFE（60wt．％乳液）=1:2。三层结构电极的性能优于二层结构电极，并以电极厚度为0.6mm时最佳。最佳的线性极化测试条件为：在三电极电解池中，加入电解液6h后开始测试，电势扫描速度1mV/s。制备的原型扣式锌-空气电池放电性能良好，30mA恒流放电平均电压为1.2121V。采用燃烧法制备了Mn₃O₄，测试了它对氧还原反应的催化活性，并将其作为辅助催化剂与电解二氧化锰混合，测试它们对氧还原反应的催化性能。SEM显示，Mn（NO₃）₂含量为47％时燃烧所得Mn₃O₄为大小约40nm小颗粒，含量为27％和63％时燃烧产物为片状颗粒，团聚较严重。制备的Mn₃O₄有较好的催化活性，但是比EMD的性能要差。在40-120mA·cm^-2极化电流密度下，15％EMD的极化电势比15％Mn₃O₄的高约10-42mV。将EMD和Mn₃O₄混合起来作为催化剂时，在高电流密度下，其催化能力比EMD的催化性能稍有提高。在120-160mA·cm^-2极化电流密度下，10％（EMD+Mn₃O₄）的极化电势比15％EMD的高约11-41mV。采用将硝酸锰分散在活性炭上进行热解的方法，制备了Mn₃O₄／AC氧还原复合催化剂，并通过在硝酸锰中分别加入适量的La、Ce、Co、Ni等元素的硝酸盐，用热解法制备了元素掺杂Mn₃O₄-M／AC（M=La、Ce、Co、Ni）氧还原复合催化剂。XRD测试结果表明，硝酸锰与过量活性炭一起热解的产物主要是Mn₃O₄；SEM显示，这些Mn₃O₄以多种形貌存在：有的呈针状，直径在30nm左右，长度不一，从几百纳米到微米；有的为棒状，直径约50nm；还有一些是以颗粒形式聚结在一起；极化测试结果显示，在300℃下热解1.5h，并且控制Mn₃O₄含量为9％时Mn₃O₄／AC的催化性能最高，在-0.2、-0.35和-0.45V极化电势下，其电极电流密度分别可达60、133.8和179.6mA·cm^-2。在Mn₃O₄／AC中分别掺杂La、Ce、Co、Ni等元素可以有效提高电极的开路电压，如Mn：Ce=1:1时，开路电压高达97mV，比未掺杂的MnO_x／AC高30mV。当Mn:M=8:1时，在40-120mA·cm^-2极化电流密度下，Mn₃O₄-La／AC和Mn₃O₄-Co／AC的极化电势分别提高约18-22mV和18-33mV。SEM显示，AC还原KMnO₄后生成无定形的MnO₂沉积在AC上，经过300℃热处理后，变成直径约80nm圆片颗粒状的Mn₃O₄。采用AC还原KMnO₄制备的MnO_x／AC，极化性能不如硝酸锰热解法制备的Mn₃O₄／AC。在45-135mA·cm^-2极化电流密度下，还原法制备的10％MnO₂/AC与热解法制备的9％Mn₃O₄／AC相比，极化电势低约27-84mV。200℃以上热处理后无定形MnO₂转变为四方晶系Mn₃O₄。热处理能明显提高MnO_x／AC的催化性能，经过300℃热处理1.5h后，在100 mA·cm^-2极化电流密度下，7.5％、10％、12.5％和15％的MnO_x／AC极化电势分别提高了48mV、46mV、130mV和149mV。