超级电容器凭借其自身充电时间短、功率密度大、使用寿命长、使用温度宽以及对环境友好等优势,成为继可充电电池之后最有发展潜力的能量储存和转换装置。与可充电电池相比较,超级电容器的能量密度尚存在差距。为此,人们提出了两种解决途径:一种是设计性能优异的电极材料;另一种是设计非对称超级电容器。本论文工作以商用泡沫镍（NF）为基底及镍源,在氧化剂过硫酸钾（K2S2O8）辅助下,通过低温水热法在泡沫镍骨架上原位生长二硫化三镍（Ni₃S₂）,随后应用电沉积法在二硫化三镍表面覆盖导电聚吡咯（PPy）薄层,获得PPy-Ni₃S₂@NF复合电极材料,期望有效提升复合电极材料的能量密度等性能。具体研究内容如下:（1）Ni₃S₂@NF电极材料的制备。以泡沫镍作为导电基底和金属镍源,硫脲为硫源和沉淀剂,在K2S2O8氧化辅助下低温一步水热制备得到Ni₃S₂@NF电极。通过调节水热温度、反应物配比及水热时间来优化Ni₃S₂@NF电极的电化学性能。采用三电极体系测试发现该电极在电流密度1 mA cm^-2时的比容量为2519.5 mF cm^-2;当电流密度增加至20倍时,其倍率性能为68.5%;在20 mA cm-2的大电流密度下循环4000次后仍然保留96.0%的比容量,表现出良好的循环稳定性。上述结果表明,通过本实验方法制备的Ni₃S₂@NF是具有潜力的超级电容器电极材料。（2）PPy-Ni₃S₂@NF电极材料的制备。采用电化学氧化聚合法在Ni₃S₂@NF电极表面沉积了聚吡咯薄层,通过SEM、TEM、XRD和XPS等表征手段证明成功制备了PPy-Ni₃S₂@NF复合电极材料,其中聚吡咯以非晶形态包覆在Ni₃S₂表面。发现改性后的PPy-Ni₃S₂@NF复合电极在1 mA cm^-2的电流密度下比容量为3253.5 mF cm^-2,比Ni₃S₂@NF电极容量提高了29.1%;当电流密度增加至20 mA cm-2时,复合电极的倍率为70.7%;在20 mA cm^-2的大电流密度下循环4000次后,其循环稳定性保持91.2%,发现复合材料在循环过程中的放电趋势比改性前更为平稳,表明PPy的引入提高了复合材料的抗冲击性能。实验结果表明,聚吡咯的表面修饰由于导电性能的改善提升了Ni₃S₂@NF电极的比容量和倍率,同时也保持了电极材料的循环稳定性能。（3）全固态非对称超级电容器件的组装。以PVA-KOH凝胶为固态电解质,分别组装了Ni₃S₂@NF//AC@NF和PPy-Ni₃S₂@NF//AC@NF非对称超级电容器器件。经两电极测试得到:Ni₃S₂@NF//AC@NF器件在1 mA cm^-2时的比容量为343.0 mF cm^-2,在210.8 W kg^-1的功率密度下,能量密度为32.0 Wh kg^-1;在8 mA cm^-2电流密度下,经过2000次充放电循环后容量保留83.9%。复合电极材料组装的PPy-Ni₃S₂@NF//AC@NF非对称器件,在1 mA cm^-2时比容量为626.3 mF cm^-2,该电流密度下的功率密度为166.7 W kg^-1,能量密度达46.4 Wh kg-1,在210.8 W kg-1的相同功率密度下,优化后器件能量密度为38.6 Wh kg-1,相比改性前提高了20.6%,经过2000次循环后容量保留87.8%。结果表明,制备的电极材料Ni₃S₂@NF与PPy-Ni₃S₂@NF均可作为非对称超级电容器的正电极,但经PPy改性后的复合电极显示出更高的能量密度且能保持较好的循环稳定性。综上所述,Ni₃S₂可作为优良的超级电容器电极材料,且通过导电PPy的表面修饰能进一步提升电极材料的超级电容性能,尤其是能提高作为全固态非对称超级电容器器件的能量密度等关键性能指标。