锰氧化物因其具有高理论比容量,储量丰度高和环境友好等特征,在超级电容器领域广受关注,但较低的能量密度限制了其进一步发展。根据公式E=0.5CV2可知,能量密度的提升可以从提升比电容值和拓宽工作电压区间两个方面入手。尽管纳米化以及碳材料复合可以改善锰氧化物电极的比电容值,但团聚现象导致实际有效的比表面积较小,实际容量与理论比电容值相差甚远。而且,传统碳材料复合界面连接模式仅靠范德华力或静电吸附,界面连接面积小,结合较弱,内阻仍较高,对锰氧化物电极的比电容值提升有限。虽然现在锰氧化物电极工作电压窗口可以突破0-1V局限,但是需大幅度牺牲其比电容值,因此制约了其能量密度的进一步提升。基于此,本文提出了Mn-O-C键界面连接辅助制备高性能锰氧化物/碳材料复合电极的新方法,借助多层中空结构或自支撑结构解决易团聚难题,通过表面氧空位或等离子体辅助,来实现锰氧化物和碳材料界面处的Mn-O-C键连接,突破锰氧化物/碳材料复合电极界面连接面积小、阻抗高、结合力弱的瓶颈,揭示了Mn-O-C键界面连接结构对连接阻抗的影响机制,提高复合电极比电容值和稳定性。而且,Mn-O-C键构建的紧密连接的锰氧化物/石墨烯量子点异质界面处形成了内建电场,揭示了界面处内建电场随费米能级的变化规律,实现了比电容值和电压窗口的共同提高,显著提升了锰氧化物复合电极的能量密度。提出了一种多层中空结构锰氧化物制备的新方法,通过Mn CO3微米颗粒和KMn O4之间的反应制备中空Mn O2微米颗粒,提升了锰氧化物电极的有效比表面积,实现锰氧化物电极比电容值的提升。研究表明,Mn O2微米颗粒完美保持了模板的形貌,调控反应参数,Mn O2微米颗粒的层数可以从一层增加至三层。多层结构显著增加了电化学活性位点,电荷转移电阻为3.15Ω,最高比电容值为608 F/g,5000次循环后,保留初始值的65%。组装非对称电容器,最高能量密度可达55 Wh/kg。为进一步突破该方法在更多层结构制备上的局限性,同时改善颗粒电极在循环中性能损失的问题,进一步提升电极的稳定性,采用模板煅烧转化法实现了四层Mn3O4空心球的制备,电荷转移电阻为2.45Ω,同时展现出显著提升的稳定性,5000次循环后电容可保留～80%。为了改善复合电极界面连接面积小、阻抗高的问题,提出了氧空位辅助Mn-O-C键连接制备Mn3O4空心球/石墨烯复合电极的新策略,提升电极的导电性和稳定性。结果表明,氧空位作为正电中心捕获负电的羟基官能团,促进石墨烯和Mn3O4空心球之间Mn-O-C化学键的形成,加快界面电子传输,促进界面点接触向面接触转变。界面处Mn-O-C化学键可降低电荷转移电阻（1.1Ω）,促进氧化还原反应,提高比电容值,最大比电容值可达802 F/g。石墨烯作为缓冲材料,提升了整体电极的稳定性,10000次循环后的电容可保持90%以上。组装成非对称电容器,最高能量密度可达72.3 Wh/kg。为了进一步减小复合电极和集流体之间的连接阻抗和增加复合电极界面结合强度,提出了等离子体辅助Mn-O-C键连接制备自支撑结构锰氧化物/碳材料复合电极的新模式。首先,采用等离子体辅助制备了具有自支撑结构的介孔CNTs-Mn O2纳米片,借助自支撑结构优势将电荷转移电阻降低至0.8Ω。引入金属Co催化生长的CNTs,将二维纳米片拓展为三维空间交联的网状结构,提高了Mn O2纳米片的导电性,防止了纳米片的聚集和塌陷,最高比电容值可达到1131 F/g,10000次循环后性能损失5.6%,主要是由于碳材料的脱落产生。随后,针对自支撑复合电极锰氧化物和碳材料界面结合较弱的问题,采用等离子体辅助实现了自支撑结构石墨烯-Mn O2颗粒纳米片的原位制备,有效利用了原位形成的Mn-O-C键提高复合电极的界面结合强度,提高体系的稳定性。同时,石墨烯的引入阻碍纳米颗粒的团聚,增加体系的导电性,表现出优异的电容性能,比电容值最大可达到1176 F/g,10000次循环后性能只损失1.9%。提出了Mn-O-C键辅助制备异质结构复合电极拓宽电极工作电压区间的新策略来进一步提升电极能量密度,采用等离子体辅助原位制备自支撑结构Mn O2/石墨烯量子点（GQDs/Mn O2）异质结构电极,阐明了异质结构内建电场对电极材料工作电压区间的影响机理。结果表明,GQDs优化电荷传导路径,其丰富的边缘结构为电化学过程提供了活性位点。在1 V的电压区间下,GQDs/Mn O2的比电容值相比于原始Mn O2提升了～700 F/g（1094 F/g）。此外,Mn-O-C键促进异质结构的形成,界面处产生的内建电场与外电场电势相反,GQDs/Mn O2的工作电压可拓宽到1.3 V,在1.3 V下,比电容值进一步增加到1170 F/g。以GQDs/Mn O2为正极,N掺杂的石墨烯为负极组装非对称器件,最高能量密度可达到118 Wh/kg。