سل اولیه li/mno2 جزء اولین سل های لیتیمی بود که به مرحله تجاری شدن رسید. از آن زمان تا کنون تلاش های زیادی برای دست یافتن به باتری هایی با توان و انرژی ویژه ی زیاد برای استفاده در کاربردهای متنوعی مثل رایانه های همراه و یا تجهیزات پزشکی و صنعتی انجام شده است. در این کار پژوهشی، تهیه و بررسی ویژگی های الکتروشیمیایی نانوساختارهای دی اکسید منگنز مورد مطالعه قرار گرفته است. نانوساختارهای mno2 از طریق واکنش اکسایش شیمیایی mnso4 با اکسنده (nh4)2s2o8 در حالی که امواج فراصوت به ظرف واکنش اعمال می شد، تهیه گردید. سنتز نانوساختارهای mno2 از طریق پراش اشعه ایکس، xrd، تایید و ریخت شناسی نمونه ها با روش sem مورد مطالعه قرار گرفت. دمای واکنش و غلظت مواد اولیه برای به دست آوردن نانوذراتی با ریخت شناسی مناسب و کوچکترین ابعاد ممکن بهینه شد. عملکرد الکتروشیمیایی دی اکسید منگنز تهیه شده به عنوان ترکیب اصلی ماده کاتدی باتری های li/mno2 بررسی شد. از liclo4 در پروپیلن کربنات و فلز لیتیم به ترتیب به عنوان الکترولیت و آند استفاده شد. نانوساختارهای mno2 سنتز شده ظرفیت دشارژ به مراتب بالاتری را در مقایسه با نمونه های سنتز شده در غیاب فراصوت و در حضور همزن مغناطیسی از خود نشان دادند. علاوه بر این، نتایج حاصل از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی eis نشان داد که استفاده از نانوساختارهای دی اکسید منگنز به عنوان ماده کاتدی فعال در باتری های li/mno2 آثار پلاریزاسیونی و مقاومت انتقال بار را کاهش داده و ورود یون لیتیم را به داخل شبکه mno2 تسهیل می کند.

در این رساله، نانوساختارهای اکسید مس با مورفولوژی‏های مختلف (کروی، میله‏ای و ذره‏ای) به کمک امواج فراصوت و با کنترل پارامترهای واکنش نظیر نسبت مولی مواد واکنش دهنده، مدت زمان اعمال امواج فراصوت، دمای واکنش و دمای پخت سنتز شدند. ساختار نمونه‏های سنتز شده از طریق طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd) و آنالیز گرماوزن سنجی (tga) مورد مطالعه قرار گرفت و مورفولوژی نمونه‏ها با تکنیک میکروسکپ الکترونی روبشی (fesem) بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی این نانوساختارها با روش ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت ویژه نمونه‏ها محاسبه شد. بر اساس نتایج، رفتار الکتروشیمیایی و شبه خازنی اکسید مس به طور معنی داری با تغییر مورفولوژی تغییر می‏کند. در ادامه با هدف بهبود کارایی و ظرفیت ویژه اکسید مس، کامپوزیتی از این اکسید فلزی با گرافن اکسید سنتز شد و ساختار آن با روش‏های xrd، رامان، ftir، edx و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) مطالعه شد. از fesem و میکروسکپ الکترونی عبوری (tem) نیز برای شناسایی مورفولوژی نمونه‏ها بهره گرفته شد. رفتار الکتروشیمیایی این کامپوزیت با روش‏های cv، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و شارژ-دشارژ در جریان‏های ثابت (cp) به عنوان ماده فعال ابرخازنی بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، ظرفیت نمونه کامپوزیت در چگالی جریان ma/g 100 دو برابر اکسید مس و گرافن اکسید به دست آمد (f/g 245). همچنین بررسی عمر چرخه‏ای سیستم طی 1000 چرخه متوالی نشان دهنده 79% ماندگاری ظرفیت بود. در بخش بعد، نانوساختارهای اکسید دو فلزی cuco2o4 سنتز و ساختار و مورفولوژی آن‏ها با xrd، edx و fesem مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه رفتار الکتروشیمیایی این ترکیب به روش cv، eis و cp نشان دهنده رفتار بسیار خوب این ترکیب به عنوان ماده‏ای جدید برای کاربرد در ابرخازن‏ها است. ظرفیت ویژه cuco2o4 در چگالی جریان ma/g 1000 برابر با f/g 338 به دست آمد. همچنین توان ویژه این سیستم برابر با kw/kg 105/22 به دست آمد که نشان دهنده توان بالای آن است. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 5000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف نیز حاکی از پایداری بسیار مناسب نانوساختارهای cuco2o4 در چرخه‏های متوالی شارژ-دشارژ است.