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随着环境和能源问题的日益严峻,能源转化及能源储存技术引起了人们的广泛关注。超级电容器具有高的功率密度和能量密度、循环寿命长、充放电时间短和安全环保等优点,在实际生活中被广泛应用于混合动力汽车和便携式电子电器设备中,是理想的储能器件之一。根据其储能机理,超级电容器分为双电层电容器和法拉第赝电容器。双电层电容器的电容是通过吸附作用而产生的,而法拉第赝电容器的电容是依靠电极/液面间的快速的氧化还原反应产生的,法拉第赝电容器的理论电容远大于双电层电容器的电容。因此,法拉第赝电容器具有更大的应用潜力。电极材料的性质通常是影响超级电容器性能的关键因素之一,优化和开发新的电极材料成为目前主要的研究热点之一。钴/镍基氧化物或其硫化物具有成本低、储量丰富、无毒、理论容量高等优点,被广泛地用作超级电容器的电极材料。本文采用简单的水热法合成了一系列钴/镍基电极材料及其复合材料,研究了其形貌结构特征与电化学性能之间的关系。主要研究内容如下:1.首先采用简单的水热法及后续的退火处理,合成NiCo2O4纳米片,再通过第二步水热法制备MoS2纳米线/NiCo2O4纳米片分级结构。通过XRD研究产物的组成和晶型,通过SEM和HRTEM研究其形貌,利用电化学工作站研究其阻抗、循环稳定性等电化学性质。结果表明,通过MoS2的引入的降低了电极材料的电导率,在扫描速率为2 m V s-1时,MoS2/NiCo2O4复合电极材料的比容量为7.1 F cm-2,高于纯NiCo2O4的比容量,说明MoS2对于材料的电化学性能具有重要的促进作用。我们将本实验所制备出的样品用作正极材料,选择活性炭作为负极材料,构建而成的非对称超级电容器的能量密度可达到51.7 F g-1,经过8000次充放电循环实验后容量保持率高达98.2%,并且可以成功地点亮一颗白色的LED小灯泡,从一定程度上证明了该材料具有一定的应用潜力。2.采用水热法和高温退火处理相结合的方法合成了NiCo2O4纳米片/CuCo2O4纳米锥复合电极材料,并系统地研究了其组成、形貌及电化学性能。结果表明,NiCo2O4和CuCo2O4的协同作用可以提高NiCo2O4/CuCo2O4复合材料的电化学性能。该复合材料在电流密度为1 A g-1时,面积比容量为4.97F cm-2,而相同条件下NiCo2O4和CuCo2O4的面积比容量分别为0.98和1.37F cm-2。由上述材料构建的电容器能达到15 W h kg-1的能量密度,所对应的功率密度为814 W kg-1,并可以点亮一颗蓝色的LED小灯泡。同时,在经过5000次充放电循环后,其容量保持率高达90.6%,说明本实验所制备的复合电极材料具备良好的稳定性。电化学性能的测试结果表明,该复合材料具有良好的应用前景。3.首先通过温和的水热法及后续的退火处理制备出了NiCo2O4纳米片,再通过第二步水热制备Co3S4纳米针/NiCo2O4纳米片。研究了其组成、形貌、电化学性质等,结果表明通过复合Co3S4可以明显的改善NiCo2O4纳米片的电化学性能。所制备的电极材料的比容量最高可达1468 F g-1。电化学阻抗研究表明Co3S4纳米针可以有效的提高材料的电导率,从而提高了复合材料的容量。我们通过组装构建非对称超级电容器来研究材料的能量密度和功率密度这两个在实际使用中非常重要的参数,当电流密度为1 A g-1时,相应的能量密度达到了14.0 W h kg-1。4.采用简单的水热法合成了NiCo2S4/MnCo2S4纳米棒,并研究了其形貌、组成及电化学性能。通过SEM表征,制备NiCo2S4/MnCo2S4纳米棒直径在300-400 nm之间。通过对其电化学性能研究,最优样品在1 A g-1的电流密度下,其比容量为1235 F g-1。将其与活性炭组装成非对称超级电容器研究其能量密度、功率密度以及循环稳定性。经研究,该非对称超级电容器能量密度为6.7 W h kg-1,相应的功率密度为806.7 W kg-1,同时具有良好的倍率性能。经过5000次充放电循环,容量保持率为120.7%,表现出了良好的循环稳定性,具有一定的实际应用意义。