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由于全球经济迅猛发展和社会人口急剧膨胀,能源短缺和环境污染问题日益凸显,成为影响人类生存健康和制约人类文明发展的重要因素。因此,开发可再生的清洁能源和高效安全的储能技术成为目前的研究热点。超级电容器,一种清洁安全的储能装置,具有充放电快,功率密度大,绿色环保等优点,引起了许多储能领域专家的热切关注。但是超级电容器的进一步的应用被其较低的能量密度严重限制,为了克服这一短板,优化电极材料势在必行。过渡金属基材料,基于氧化还原的储能机理,具有较高的理论容量,尤其是双金属化合物材料,更是显示出了优异的电化学性能。本论文基于NiCo双金属氢氧化物/硫化物材料,优化其结构,制备具有多层级中空结构的纳/微米材料,系统评估了该材料作为电极材料的性能,深入解析了该材料结构和化学组成与性能之间的构效关系,并测评了组装成扣式超电或柔性超电真实情况下的性能,主要研究内容和结果如下:(1)基于奥斯瓦尔德原理,水热一步法制备海胆状碱式碳酸镍钴电极材料(Ni2Co(CO3)2(OH)2)用于扣式超级电容器。基于复合电极的多层级微/纳米结构,碳酸根插层引起的层间空间扩展和亲水性增加,以及双金属化学成分优势,Ni2Co(CO3)2(OH)2表现出高比表面积(120 m2 g-1),优异的比容量(在0.5 A g-1,质量比容量高达890 C g-1)和出色的倍率性能(700.8 C g-1 at 50 Ag-1)。当组装成扣式超电时,最大能量密度和功率密度分别可达48.7 Wh kg-1和21.0 kW kg-1。其优异的电化学性能主要归因于中空结构提供的充足电活性位点和电极/电解液接触界面;碳酸根和氢氧根插层扩宽晶格间距,增加材料亲水性;三维海胆状结构提供的离子/电子高速传输通道和结构稳定性。(2)以Ni2Co(CO3)2(OH)2小球作为前驱材料,通过硫化构筑双中空柔性电极材料(Ni2CoS4-HS-HT)用于全固态柔性超级电容器。Ni2CoS4-HS-HT材料内核为微米级中空球型空腔,外表面生长纳米级Ni2CoS4中空管,呈现出多层级的双中空结构。由于Ni、Co、S的协同效应和双中空结构,该材料同样表现优异的储能能力(817.5 C g-1 at 1 A g-1)和倍率性能(75.3%at 50 A g-1)。由于S的掺入,材料的电压区间相对增大,当组装成全固态柔性器件时,在KOH/PVP碱性电解质中,超电电压窗口可扩展到1.8 V,能量密度高达92.6 mWh cm-3(13.6 mWhcm-3)。同时表现出良好的机械性能,经过多次反复弯折电化学性能没有明显衰减。其优异的电化学性能主要归因于Ni2CoS4较低的能带所带来的优异电化学性能和Ni2CoS4-HS-HT双中空结构提供的充足电活性位点和离子/电子高速传输通道。