开发高能量密度、高安全性和绿色环保的动力电池和储能电池是实现绿色交通出行和贯彻“碳达峰和碳中和”国家战略的重要环节。水系锌离子电池因价格低廉、运行安全和绿色环保等特点受到广泛关注。其中MnO2材料由于具有较高的能量密度和储量丰富等优点,被认为是最具发展前景的正极材料之一。然而,材料存在导电性较差和与锌离子之间存在强烈的静电作用阻碍了离子的扩散,从而造成了倍率性能较差等问题。缺陷工程是改善材料电化学性能的重要策略之一,本文根据缺陷工程提出氧空位（结构水）调控、阴离子掺杂调控和阳离子掺杂调控,进行了以下三个方面的研究:（1）通过湿法球磨将结构水与氧空位引入MnO2结构中,制备了由纳米棒状MnO2和石墨组成的类球状复合材料WBEC,材料具有优异的电化学性能。TGA/DTA结果表明结构水的成功嵌入;XPS和FTIR结果显示MnO2与石墨之间是以化学键形式复合而非简单的机械物理混合;PL和BET结果表明湿法球磨与干法球磨具有相近的氧空位含量和比表面积,进一步突出了结构水的重要作用。通过DFT计算结构水与MnO2不同晶面间的吸附能、电子差分密度和电荷转移,确定了结构水存在的位置。GITT结果表明,存在于MnO2的（102）和（110）晶面的结构水能够提高离子扩散能力。（2）通过湿法球磨将阴离子氮引入MnO2结构中,并合成了N-MnO2与天然石墨复合的材料NEG。材料具有超高的比容量（100 mA/g电流密度下容量为360 mAh/g）。EDS、FTIR和XPS结果表明了阴离子氮的成功引入;ESR证明通过高能球磨引入氧空位的类型为表面氧空位,并且氮掺杂和不含氮掺杂材料具有相近的氧空位含量进一步说明了阴离子氮掺杂是造成电化学性能差异的主要原因。经DFT计算,通过比较H+和Zn2+双离子存储的吸附能、电子差分密度和扩散能垒,发现间隙氮掺杂和氧空位的存在促进了H+的存储与扩散,而对于Zn2+几乎没有影响。计算DOS结果表明间隙氮掺杂能够提高电子在MnO2中的传输能力。（3）通过恒温搅拌电化学沉积的方法将单原子Pt植入在MnO2结构中,Pt-MnO2材料具有优异的倍率性能。EXAFS和HAADF-STEM结果表明Pt是以单原子形式植入MnO2结构中,BET结果排除了比表面积对材料电化学性能的影响。同步辐射分析发现,异质金属载荷作用可以有效地缓解锌离子与MnO2框架的强烈静电交互作用从而提高其扩散能力,E空间白边强度可以证明Pt原子5d轨道具有较低的电子占有率,在植入过程中存在着一定量电子获得,能够提高电子在MnO2传输能力;PDOS计算结果表明单原子Pt的植入使MnO2的禁带宽度从1.43 eV降低至0.96 eV,增强了其电子导电性。