众所周知当今社会解决能源问题是重中之重,我们所研究的镍锌二次电池具有高功率密度、高工作电压、安全系数高、材料来源广、制作成本低、对环境无污染等优势符合可持续发展的理念,是一种可依赖的能源装置。但同时镍锌二次电池也由于自身存在的一些问题尚未解决而没有得到广泛的推广使用,如锌负极变形、锌枝晶、循环性能差等。本论文较为系统地阐述了镍锌二次电池的发展历史及国内外研究现状,切实分析了镍锌二次电池目前存在的主要问题,采用直接机械搅拌物理混合氧化锌与碳材料(单层石墨烯、单壁碳纳米管)、化学法合成碳纳米管填充材料、石墨烯复合材料以及理论研究如何合成氧化锌与多孔碳复合材料的方法,以达到降低负极活性材料溶解度,提高镍锌电池性能的目的。实验过程中对物理混合材料及化学合成负极材料进行了细致研究,采用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、循环伏安测试(CV)、扫描电子显微镜测试(SEM)及透射电子显微镜测试(TEM)等测试手段系统分析了化学法合成氧化锌和石墨烯复合材料中氧化锌的复合状态以及氧化锌填充碳纳米管材料中氧化锌的填充情况,对负极材料中的氧化锌在充放电反应前后的状态进行研究,同时也对氧化锌和石墨烯的不同物理比例进行模拟实验,通过模拟并结合实验结果得知当单层石墨烯与氧化锌质量比为1:4.19时镍锌电池循环寿命以及充放电性能最佳,所制备的镍锌电池循环寿命可达10000次,平均放电容量为470mAh/g。实验过程中,物理混合氧化锌石墨烯材料(38%ZnO)在前2000次充放电循环中电池性能相对较差,2000次循环后电池性能逐渐上升并维持在较高水平,当放电截止电压为0.2V时最大放电比容量达到2096m Ah/g,在经过10000次循环后,电池容量衰减率仅为0.0011%,我们估计这与石墨烯电容器的性能有关。在对氧化锌填充单壁碳纳米管材料的合成过程中,将一定量的浓硝酸、单壁碳纳米管以及硝酸锌充分混合均匀,利用浓硝酸的强氧化性对单壁碳纳米管进行氧化处理,将碳纳米管的端帽打开,在140℃条件下加热回流9h使溶液中的硝酸锌进入到碳纳米管内壁,得到硝酸锌碳纳米管填充材料,进而通过真空加热的方式使硝酸锌在碳纳米管内分解最终得到氧化锌碳纳米管填充材料。通过热重测试计算出填充材料中氧化锌的质量分数约为17.7%。为更清晰地展示填充材料的性能,实验中设置了碳纳米管氧化锌同比例物理混合材料的对比试验。通过对比可得,填充材料大大减少了负极活性材料氧化锌在充放电循环过程中的溶解,并有效提高了电池的循环稳定性,循环寿命可超过600次,大幅提高了镍锌电池容量。