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能源危机和环境污染已经成为现今全球发展所面临的共同难题。如何开发利用绿色、廉价、无毒、高效、可持续的新能源已成为当前研究的热门主题。锂离子电池（LIBs）作为主流的便携设备和新能源汽车等供电电源,具有电压高、比能量大、循环寿命长、自放电速率小等优点。但是,锂离子电池仍存在容量持续衰减,功率密度较低,电解液易燃且不环保,锂资源有限等问题。因此,合理地设计出安全可靠、低成本且性能优异的新型储能设备已成为当前科学与应用研究的巨大挑战。水性二次电池（RABs）具备高功率密度,较高能量密度,高安全性,低成本且环保等优点,已引起了人们的广泛关注。然而,水性二次电池在电化学反应过程中面临着电极材料溶解的问题,导致电池循环稳定性差,电解液（过酸或过碱）有一定的腐蚀性,电压较低等问题。如何从材料的创新,电极结构的优化,电解液体系的合理构建等角度来提升电池性能已成为当前亟待探索和解决的问题。本论文以Zn-Mn和Ni-Fe二次电池为研究对象,分别通过优化电解液以及设计构筑合理的电极结构,从而深入研究过渡金属（Zn、Fe）基纳米电极储能性能及其提升作用。研究内容包括如下:1.采用廉价低成本的硫酸锰为原料,通过水热反应制备得到超长MnO2纳米线（NWs）,并利用多巴胺对其进行包覆及高温碳化处理,得到了碳修饰层厚度约为10nm的MnO@C NWs前驱体复合材料。进一步地,经过氧化得到同轴核壳结构Mn3O4@C NWs正极材料。一维同轴核壳结构能有效缓解电化学反应过程中由于电极材料体积膨胀而导致的材料粉化问题,且碳修饰层能确保了电极的整体导电性,起到了强化电极结构,改善电荷传输效率,提升电极的循环寿命和倍率性能。除此之外,为了解决锌枝晶生长难题,并提高电化学系统的环保性,我们还对电解液进行了优化,采用ZnSO4替代传统的碱性电解液,并通过添加MnSO4(补充电极在充放电过程中Mn2+的损失)和Na2SO4（改善电解液pH值）,使电解液趋于近中性,抑制锌枝晶的产生,从而提高二次Zn-Mn电池的循环稳定性。为了证明该系统在储能领域的应用潜力,我们进一步组装了Zn?碳黑（CB）//Mn3O4@C全电池,该装置能输出1.3V的电压并且表现出了良好的循环稳定性和较高的比容量。2.利用废弃竹筷为原料,通过“胶体辅助”合成法,得到了纳米金属（如:Fe、Ni）@多孔碳微纤维（CMFs）复合材料,并探究了金属盐溶液的造孔机理。接着,将制备得到的Fe@CMFs和Ni@CMFs复合材料分别作为Ni//Fe碱性电池的负极和正极。上述复合材料能表现出优异的电化学性能,如:良好的结构稳定性和循环稳定性,具备较高的比容量、能量密度和功率密度。为了证明该材料在储能系统中的应用潜力,我们进一步地组装了Ni@CMFs（+）//Fe@CMFs（-）全电池,该装置能输出1.2V的电压,并具备较高的比容量和良好的循环稳定性。