面对化石燃料使用带来的环境问题及能源危机,应大力发展可再生能源,如风能、太阳能和潮汐能等。但是,这些能源存在瞬时性与不稳定问题,需将其转化为电能予以存储。因此,储能设备至关重要,兼具电容器与电池特性的超级电容器就是其中关键一类。然而,负极材料性能普遍不佳,致使超电容器件能量密度较低,实际应用受限,所以提升负极性能刻不容缓。铜硫化物是一类新型超电容电极材料,存在导电性不佳与实际容量低等问题。本论文通过增大比表面积（硬模板法）和构筑缺陷工程（异质结构、元素掺杂和阴离子空位等）,从宏观调控到微观修饰,对铜硫化物界面和电子结构进行调控,使材料的电化学性能提升,最终获得性能优良的超电容负极材料。1、采用固态研磨法,制备具有独特结构的多边形棱柱状Cu S。使用多孔铜普鲁士蓝类化合物（Cu Fe-PBA）作为前体（硬模板）,得到大比表面积的Cu S,增加电极材料与电解液间的有效接触,增强电化学性能。研磨法的使用,在赋予Cu S棱柱状结构的同时,促使其表面活性位点暴露,比容量提升。X射线光电子能谱（XPS）和拉曼测试实验表明,电化学测试过程中,Cu和S均作为活性位点参与电化学反应,赋予Cu S良好的电化学性能。在1 A g-1的电流密度下,Cu S用作负极材料,表现出1850 F g-1的比电容。与Cu Fe-PBA（正极材料）组装的非对称超电容在250 W kg-1的功率密度下,能量密度为56.0 Wh kg-1。经5000圈循环测试,保持83.3%的初始容量。虽然增加比表面积可以提升超电容材料的比容量,但容量提升有限。因此,在使用合适前体作为硬模板提供大比表面的同时,将以缺陷工程（元素掺杂、阴离子空位与晶格畸变等）为代表的微观修饰方法引入铜硫化物中,对其电子结构进行调控,从体相内部提升电极材料的电化学特性,获得具有增强性能的铜硫化物超电容负极材料。异质结构伴随着缺陷（例如晶格畸变）的存在,而固态研磨法常被用来制备缺陷结构。此外,不同类型的缺陷对电极材料的电化学性能调控各不相同,例如提升电荷分离效率、丰富活性位点与提高电导率等。因此,通过结合不同类型的缺陷,如晶格畸变和空位缺陷,可以协同促进电化学过程。2、以钽掺杂Cu2O为前体（硬模板）,利用kirkendall效应获得钽掺杂Cu7S4空心球（Ta-Cu7S4）。中空结构使电极材料的比表面积增加,有助于活性位点的暴露。此外,实验结果和密度泛函理论（DFT）计算表明,Ta掺杂促使Cu7S4的表面形貌发生改变,活性位点数量增加,电子结构得到优化,电子迁移速率提升,导电性增强。同时,润湿性的增加促进了电极材料与电解液的接触,加快了电解液中离子转移,降低了OH-吸附能。此外,由于更低的电负性,Ta优先得到OH-的电子,并将其传递给Cu,促进Cu发生电化学反应。在1 A g-1的电流密度下,Ta-Cu7S4负极表现出675 F g-1的比容量。使用该材料匹配的固态非对称超电容器件在800 W kg-1的功率密度下实现了111 Wh kg-1的能量密度。得益于固态电解质对活性材料损失的有效抑制,循环5000次后,器件的电容保持率为83.3%。3、通过煅烧和选择性硫化,以Cu Fe-PBA为前体（硬模板）,制备O和S双空位的Cu S/Fe2O3纳米异质结构。Cu和Fe的结合丰富了电极材料的电化学反应,提高了比容量。同时,Fe元素的加入,在拓宽Cu S电压窗口的同时,使超电容器件的能量密度得到提高。实验和DFT计算表明,异质结构的构筑与阴离子空位的引入,优化了材料的电子结构,提升了导电性,加速了电子/离子的转移速率,使材料暴露出更多的电化学活性位点。作为超电容负极材料,在1 A g-1的电流密度下,Cu S/Fe2O3的最大比电容为921 F g-1。以Cu S/Fe2O3为负极、Mn O2为正极、PVA/KOH凝胶为电解质组装的固态器件在900 W kg-1的功率密度下获得了56.6 Wh kg-1的能量密度。在PVA/SA/KOH凝胶中组装成的柔性超电容器件在同样功率密度下得到了27.8 Wh kg-1的能量密度。循环5000圈后,器件保持87.5%的初始容量。4、以普鲁士蓝类化合物（PBA）为前驱体（硬模板）,使用研磨法制备Cu S/Mn3O4纳米片。采用Na BH4溶液浸泡Cu S/Mn3O4,使部分S被O替代,得到氧修饰的Cu S/Mn3O4。独特的纳米片结构增加了电解液和活性材料间的接触。DFT计算和实验结果表明,研磨法导致的缺陷结构增加了电化学活性位点;异质结构通过调控电子结构,加快了电子转移速率,增强了导电性;氧修饰使材料表面润湿性提升,对OH-的吸附能降低。在1 A g-1的电流密度下,氧修饰的Cu S/Mn3O4负极表现出1307 F g-1的比容量,相比于单独Cu S的容量提升了近5倍。在10 A g-1的电流密度下,容量保留率为65.0%,体现出良好的倍率性能。将氧修饰的Cu S/Mn3O4与Mn O2组装成非对称超级电容器,该器件在800 W kg-1的功率密度下,达到34.4 Wh kg-1的能量密度,在5000次循环测试后保持85.7%的初始容量,表现出良好的循环稳定性。