氧化锰具有稳定的存在形式、可变的化合价态、多变的晶体结构以及优异的电化学特性,是极具潜力的一类电极材料,在储能领域中有着广泛的应用。但是氧化锰电极的储能机制较为复杂,在储能过程中往往会伴随着复杂的相变和副反应,阻碍了人们对氧化锰电极的深入研究。本文基于超级电容器和锌离子电池两种储能器件,分别探究了黑水锰矿电极在超级电容器中的储能机制和水钠锰矿电极在锌离子电池中的电化学行为,并提出了适当的改进策略,研究内容如下:1.本文通过电化学沉积的方法制备了黑水锰矿(MO)电极,我们发现在负电位下(-0.5-0 vs饱和甘汞电极(SCE)/V)由于Na⁺的不可逆嵌入,MO电极会向水钠锰矿相的转变,同时伴随着Mn离子的溶解和电极表面结构的破坏,这造成了黑水锰矿电极在负电位下快速的容量衰减。为了提升MO电极在负电位下的性能,我们通过原位聚合的方式,利用Mn⁴⁺的氧化性,在MO电极表面生长了一层聚吡咯(PPy)膜,PPy/MO复合电极表现出了高的比容量(183 F g^-1,0.5A g^-1的电流密度下),增强的倍率性能(91 F g^-1,10 A g^-1的电流密度下,比容量为MO电极的10倍)以及优秀的循环稳定性(1000圈下93.7%的容量保持率)。同时,我们分析了PPy膜对MO电极的电化学性能增强的原因。2.和超级电容器相比,锌离子电池同样可以用于水系电解液,且其同时具有较高的能量密度和功率密度。本文通过水热法制备了不同Mn离子价态比例的水钠锰矿(KMO)电极,在2 M Zn SO₄电解液中,随着Mn离子的平均价态增加,KMO电极的初始比容量逐渐降低,这是由于高含量的Mn⁴⁺离子更难与Zn²⁺结合,且电荷转移数较低导致的。但是其具有更好的循环稳定性,这是因为高价态的Mn离子缓解了Mn²⁺的溶解。当电解液中加入少量的Mn SO₄后,Mn²⁺的溶解过程被抑制,同时Mn²⁺贡献了部分容量,从而使KMO电极表现出更高的比容量和更好的循环稳定性。3.在锌离子电池的研究过程中,设计了一种便携式的纽扣电池组装设备,该设备通过控制纽扣电池组装过程中各电池组件的放置,起到辅助电池装配的作用。