锂离子电池和超级电容器是当今社会生产和生活中不可或缺的电化学储能器件。开发高能量密度和高功率密度的电化学储能设备是未来社会发展需要解决的首要问题之一。新型活性电极材料的开发及结构设计是解决上述问题的有效途径。本文创新性地提出了利用类石墨烯二维层状材料设计新颖的三维网络状电极结构及特殊的器件结构(平面微超级电容器）。成功的设计了基于MoS2的平面微超级电容器，制备了三维网络结构的V2O5电极材料、V2O5@PPy电极材料和“地毯式”结构的CoO/graphene复合材料。并利用XRD、SEM、TEM、XPS等表征手段分析了制备样品的形貌特征，利用了上述材料研究了其对称结构/非对称结构电化学储能器件的性能。论文的主要研究内容如下：①采用水热法和液相剥离法成功地制备了二维MoS2纳米片材料。利用该材料设计了平面微超级电容器，获得的器件具有优异的面积比电容(~8mFcm-2)，体积比电容(178Fcm-3)和良好的循环稳定性(充放电循环1000圈后仅~8%的比容量损失)。该微超级电容器的面积比电容优于文献中报道的相关碳材料（“洋葱”状碳和石墨烯）的微超级电容器(0.5~3mFcm-2)。本文的研究拓展了超级电容器的结构设计，实验中制备平面微超级电容器的方法简单易行，可以拓展应用到其它材料体系。②论文中创造性的采用水热反应和冷冻干燥的方法成功制备了基于V2O5纳米片和纳米带自主装三维网络状结构的气凝胶。作为一种新型的三维多孔材料，该材料具有较高的比表面积和分布均匀的孔隙（微米尺寸）。利用V2O5纳米片三维网络状结构材料设计组装了对称结构超级电容器，实验测试显示出了超高的比电容（521Fg-1），优秀的循环性能，超高的能量密度（247.9Whkg-1）和功率密度（39.9kWkg-1）。同时，利用“浇注”法成功制备了V2O5@PPy三维网络状复合材料，以该复合材料为正极，三维网络状化学还原石墨烯氧化物(rGO）为负极，组装了非对称结构超级电容器。该超级电容器的工作电压窗口能够达到1.8V，最大比电容为186Fg-1，最大能量密度达21.0Whkg-1。实际测试显示，将两个非对称结构的超级电容器充电100s后串联在一起，能够为一颗红色的发光二极管(2.0V,20mA)提供电源约5min，显示出了优秀的实用能力。③论文中首次实现了采用简单湿化学法(水热法)将一维的氧化钴纳米线垂直地生长在三维网络结构石墨烯薄膜上，成功制备生成了三维网络结构的CoO/graphene复合材料。该复合材料具有相互连接的导电网络，分型结构的孔以及“地毯”状的形貌。将该材料用作锂离子电池负极材料能够保证在充放电过程中电子和离子的快速迁移，在电流密度为74mAg-1的条件下，其容量为1483.1mAhg-1，高于CoO纳米线(1208.4mAhg-1)。同时，该复合材料显示出了优秀的循环性能，倍率性能和库仑比率。本文的实验结果表明，在引入了三维网络结构的石墨烯后体系的电化学储能性能与对比样品相比得到了显著提高。我们相信，文中提到利用类石墨烯二维层状材料自组装新颖的三维网络状电极结构的制备方法简单，绿色，为新型电极材料的制备与结构设计开辟了新路，该类材料有望在传感和催化领域得到广泛应用。