本世纪以来,寻找可持续发展的新型能源来替代传统的化石能源已成为当务之急。在众多电化学储能器件中,超级电容器集快速充放电和大容量储能于一体,表现出了与传统双电层电容器和可充电电池相比更明显的优点:使用寿命长、稳定可靠、功率密度高以及环境友好等。尽管如此,超级电容的应用仍受到低能量密度的限制,这往往体现在小电流长时间的放电中,其效率低下,无法提供足够多的电能来驱动负载。超级电容器能量密度的提升关键在于提高超级电容器的比电容,其中最常见的方式就是制备具有高电容的电极材料,这就涉及到电极材料种类的选取以及对材料结构的修饰。近些年来,三元过渡金属氧化物及硫化物由于极高的理论容量和简单的合成方法受到广泛的关注,并且由此构建的核-壳结构纳米材料的稳定性也大大加强。本论文先从电极材料的理性设计着手,构建新颖的纳米结构,再通过化学手段对材料本身进行可控的修饰改性。以金属泡沫镍为基底,用过渡金属氧化物纳米棒（线）为基础骨架,并在其表面包覆一层均匀分布的纳米片,构建出独特的核-壳结构。再通过高还原性的溶液对纳米核材料进行处理,将适量的氧空位引入其中,经过改性后的材料的电化学活性得到显著提升。这样构建的纳米核壳结构能提供大量的活性位点和快速的物质传输通道,使得到的电极材料拥有很好的电化学性能。为了从实用性的角度出发来检验这些电极材料的表现,所研究得到的性能最优的正极均组装成非对称超级电容器并进行负载测试。（1）通过简单的两步实验法,我们首次在泡沫镍基底上成功生长出核-壳层级结构的NiMoO₄@Ni-Co-S纳米棒,得到无需粘结剂的电极。由于NiMoO₄和Ni-Co-S的协同作用,所得到的电极材料能够充分发挥出其优异的纳米结构优势和出众的电化学性能。制备的核-壳结构电极在5 mAcm^-2的情况下,达到了2.27 F cm²（1892 F g-1）的高比电容,并且在6000次充放电后仍然保持了91.7%的比电容。超级电容器器件的电化学测试结果表明其在0.131 W cm^-3时能量密度仍能达到2.45 mWh cm^-3，并且在3500次循环后其比电容仍有出色的80.3%保有率。最后,两个器件串联起来成功地将一款商用红色LED点亮超过10分钟,其储能能力在实际应用中的也进一步得到了证实。（2）为了得到性能呈指数式增强的电极材料,我们首次提出了一种协同策略来构建核-壳r-ZnCo₂O₄@NiMoO₄·H₂O异质结构。所得的电极材料极大程度地发挥了 r-ZnCo₂O₄纳米线和NiMoO₄·H₂O纳米片各自的优势,性能表现得到了肯定。其中含有适量氧空位的r-ZnCo₂O₄电极的比电容达到1.55 F cm^-2,比原始未经处理的ZnCo₂O₄电极的电容显著地提高了 84.5%。核-壳r-ZnCO2O₄@NiMoO₄·H₂O电极的比电容达到了3.53 F cm^-2,比r-ZnCo₂O₄电极的电容又进一步提高了 127.7%，且在5000次循环后的显示出了极好的电容保有率和电导率。我们同样也对该电极组装成的非对称超级电容器进行了必要的电化学测试,在0.033 W cm^-3的功率密度下,该器件能提供的能量密度高达2.55mWh cm^-3。并且在5000次充放电后仍表现出80.0%的出色的电容保有率。最后,为了证实该器件的实用性,两个器件被串联起来成功地为一个商用红色LED供电超过15分钟。综上所述,通过独特的纳米结构设计,以及含氧空位电极材料的改性,我们的工作不仅证实了核-壳电极中不同组分的电极材料能实现高效的协作,同时不同纳米材料的整合能为制备下一代高性能超级电容器提供新的思路。