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超级电容器,又称为电化学电容器。由于超级电容器具有功率密度较高,循环寿命较长和充放电较快等优点,因此超级电容器被广泛地应用在仪器仪表、电动汽车、电子器件、国防军事和航天航空等领域。鉴于电极材料是影响超级电容器的性能和生产成本的关键因素,所以研究和开发高性能和低成本的超级电容器电极材料是超级电容器研发工作的重要内容。目前在众多研究的电极材料当中,因双金属化合物具有理论比电容较高,成本较低,环境相对友好,耐碱腐蚀等优势而受到了研究人员的关注和研究,但是双金属化合物也存在导电性较差和循环稳定性较低的缺点。研究表明核壳阵列结构复合材料因为具有很强的协同作用而被认为是性能优异的超级电容器的电极材料,在一定程度上解决了金属化合物的比电容低和导电性差等难题。本文中我们利用水热等方法先后制备了一系列具有核壳结构的双金属化合物纳米阵列复合材料,研究了材料结构和电化学性能,探讨了两者之间的相关影响机理,具体研究内容如下:一、以Ti片为基底,采用分步水热法先在Ti片表面生长TiO2纳米带阵列,然后在其基础上包覆生长NiCo2S4纳米片,得到NiCo2S4纳米片包覆TiO2纳米带的核/壳阵列结构（简称TiO2@NiCo2S4）。将TiO2@NiCo2S4作为超级电容器无粘结剂和导电剂的电极,三电极测试结果表明,1 A g-1时TiO2@NiCo2S4电极的比电容达到1300 F g-1,电流密度从1 A g-1到10 A g-1时,比电容能保持在80%,在8 A g-1下进行5000次充放电循环后比电容仍能维持在82%,这说明TiO2@NiCo2S4电极具有较高的比电容,良好的倍率性能,优异的循环稳定性。究其原因可能是TiO2具有较高的导电性,核壳结构具有较短的离子运输通道,以及NiCo2S4纳米片具有较多反应活性位点之间的协同效应。此外,将煤基多孔碳（CPC）作为负极,TiO2@NiCo2S4作为正极,组装成了TiO2@NiCo2S4//煤基多孔碳（CPC）不对称超级电容器（ASC）,电化学测试结果表明:TiO2@NiCo2S4//CPC不仅具有较高的能量密度和功率密度(在400 W kg-1时为41.6 Wh kg-1),而且具有良好的循环稳定性(在4 A g-1下循环5000次后,电容保持率为82.5%)。二、以等离子体清洗的柔性碳布为基底,采用分步水热法先在碳布表面生长TiO2纳米线阵列,然后在其基础上包覆生长NiCo2S4纳米片,得到NiCo2S4纳米片包覆TiO2纳米线的核/壳阵列结构（NiCo2S4@TiO2@C Cloth简称NTC）。将NTC作为超级电容器无粘结剂和导电剂的电极,在三电极体系下测试其电化学性能结果表明,1 A g-1时NTC电极的比电容达到900 F g-1,当电流密度从1 A g-1到5 A g-1时,比电容能保持在75%,在5 A g-1下进行10000次充放电循环后比电容仍能维持在95%,这说明NTC电极具有较高的比电容,良好的倍率性能,优异的循环稳定性。究其原因可能是因TiO2具有较高的导电性,核壳结构具有较短的离子运输通道,以及NiCo2S4纳米片具有较多反应活性位点之间的协同效应。此外,将碳纳米管阵列（CNT@C）作为负极,NTC作为正极,组装成了NTC//CNT@C不对称超级电容器（ASC）,电化学测试结果表明:NTC//CNT@C不仅具有较高的能量密度和功率密度(在3.1 mW cm-2时为0.24 mWh cm-2),而且具有良好的循环稳定性(在5 mA cm-2下循环5000次后,电容保持率为85%)。根据电化学测试结果可证明,NTC//CNT@C柔性非对称器件是一种优良的高性能柔性超级电容器电极材料。三、以等离子体清洗的柔性碳布为基底,采用分步水热法先在碳布表面生长NiGa2O4纳米片阵列,然后在其基础上包覆生长MnO2纳米片,得到MnO2纳米片包覆NiGa2O4纳米片的核壳阵列结构（MnO2@NiGa2O4@C cloth简写MNC）。将MNC作为超级电容器无粘结剂和导电剂的电极,在三电极体系下测试其电化学性能结果表明,1 A g-1时MNC电极的比电容达到1700 F g-1,当电流密度从1A g-1到15 A g-1时,比电容能保持在70%,在20 A g-1下进行10000次充放电循环后比电容仍能维持在90%,这说明MNC电极具有较高的比电容,良好的倍率性能,优异的循环稳定性。究其原因可能是因为NiGa2O4具有较高的导电性,核壳结构具有较短的离子运输通道。此外,将氮掺杂介孔碳（N-CMK）以及CNT@C分别作为负极,MNC作为正极,组装成了MNC//N-CMK和MNC//CNT@C不对称超级电容器（ASC）,电化学测试结果表明:MNC//N-CMK具有优秀的能量密度和功率密度(在800 W kg-1时为25 Wh kg-1),MNC//CNT@C具有优秀的功率密度和能量密度(在2.5 mW cm-2时为0.26 mWh cm-2),而且具有良好的循环稳定性(在3 A g-1下循环5000次后,电容保持率为80%)。根据电化学测试结果可证明,MNC//CNT@C柔性非对称器件是一种优良的高性能柔性超级电容器电极材料。