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伴随着资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更加依赖洁净和可再生的新能源。纳米材料存在着特殊的物理化学性能，从20世纪90年代以后，纳米科学技术扩展到化学电源领域。纳米电极材料所具有的特性，有望达到减小电极的极化，提高电极的放电容量，延长循环寿命等目的，因此，研究纳米电极材料具有非常重要的现实意义。
本文利用高锰酸钾与硝酸之间的氧化还原反应，在水热条件下合成了纳米二氧化锰材料。采用XRD、SEM、TEM等手段分析了其结构与形貌；采用草酸钠还原法分析了其化学成分；采用循环伏安法、恒电流放电法、恒电流充放电法系统地研究了材料在碱性溶液和中性溶液中的电化学性能。主要创新性成果如下：
◆纳米二氧化锰电极材料的可控合成通过调节反应物的用量配比，成功的分别合成了α型二氧化锰纳米棒和二氧化锰纳米管，实现了对纳米二氧化锰形貌成分的可控，在此基础上实现了对其电化学性能的调控。
◆纳米二氧化锰结构的生成机理对纳米二氧化锰的生成机理和演化过程进行了讨论，认为H<'+>的浓度可能是形成α-MnO<,2>纳米棒、纳米管的决定性因素。体系中的H<'+>浓度不足，最初生成的δ-MnO<,2>的层状结构发生崩塌转变为α-MnO<,2>。在这个相转变过程中，层状结构发生卷曲，且在不同H<'+>浓度的条件下，分别长成纳米棒或纳米管。
◆纳米二氧化锰电极电化学行为的考察考察了纳米二氧化锰在碱性和中性溶液中的电化学行为。结果表明，电化学性质与样品的晶体结构、形貌、颗粒尺寸、含水量、氧化度、及阳离子空位数有关。二氧化锰纳米管的中倍率恒电流放电性能最好，纳米棒其次，二者均远远优于 EMD。二氧化锰纳米管比二氧化锰纳米棒具有更好的可逆性和循环性能。比电容不仅与晶化程度、比表面积有关，而且可能与共存的K<'+>离子浓度有关。
◆纳米二氧化锰电极电化学性能的调控在二氧化锰纳米棒的制备阶段加入表面活性剂，结果表明，表面活性剂的引入可以改变纳米二氧化锰的可逆性，可以增加纳米二氧化锰的比容量；将所制备的二氧化锰纳米棒与微米级电解二氧化锰按不同比例复合制成电极，结果表明，当以50％的比例与EMD混合时，可以较大的提高二氧化锰的利用率，提高电极的放电容量。