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随着科技的不断发展，储能装置的性能受到社会各界的高度关注。在众多设备当中，超级电容器因具有优异的循环稳定性能、功率密度高、快速充放电能力、对环境友好等特点已成为一类极具潜力的新型储能设备。超级电容器组成部件中的电极材料是影响性能的核心因素，这里，钴基材料是一类常用的赝电容材料，因具有合成方案简单、理论容量值高、来源丰富、对环境友好的优点，已经成为目前研究最广泛的电极材料之一。但因钴基材料自身导电性能较差、循环稳定性能较低等缺点限制了它在实际应用中的发展。因此，本论文旨在合成复合材料或钴基磷化物来改善单一钴化物的电化学性能，具体研究工作包括如下两个部分：
（1）仙人掌型纳米阵列Mn3O4/Co(OH)2复合材料的合成及电化学性能研究。首先用电沉积法在泡沫镍集流体上制备Mn3O4颗粒骨架，然后使Co(OH)2通过传统水热法在Mn3O4颗粒骨架上定向生长，过程中未使用任何粘合剂和模板剂。此外探究了不同Mn、Co摩尔比对Mn3O4/Co(OH)2电化学性能的影响。由于协同效应，复合电极的导电性能（0.744Ω）、比电容（1792.9F g-1）都高于单一电极（Co(OH)2-716.0F g-1，Mn3O4-4.187Ω、942.9F g-1）。随后将Mn3O4/Co(OH)2、还原氧化石墨烯（rGO）分别作为正极、负极，组装不对称超级电容器（Mn3O4/Co(OH)2//rGO）。当功率密度为811.7W kg-1时电容器的能量密度高达53.4Wh kg-1，在10A g-1电流密度下，其恒电流充放电2000圈后比电容还能保持82.5%，表明出色的循环稳定性能。两个电容器串联，能够将16个商用LED灯点亮两分钟，表现优异的实用性能。
（2）非晶态磷酸氢钴纳米片（ACHP）电极材料的制备及其电容特性研究。选用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂，六偏磷酸钠（NaHMP）为磷源，采用实验方案简单、节能且绿色的一步低温水热法（温度：50℃、时间：20h）在泡沫镍集流体上合成由超薄纳米片组装的花状ACHP。探究样品在不同水热温度下形貌结构以及性能的变化。另外，为了分析ACHP电极的储能特性，实验对在不同温度煅烧得到的ACHP的形貌和性能进行了比较，发现因为超薄纳米片和结构水的影响，使电极活性物质更大面积与电解液接触和离子传输通道受阻更小，因此ACHP电极具有出色的电化学性能。具体表现如下：在1A g-1电流密度时ACHP电极比电容达到411.2F g-1，当电流密度升高到10A g-1，其电容保持率还能达到82%，同时还具有优异的循环稳定性能（2A g-1的电流密度下循环充放电10000圈后容量保持97.6%）。
（1）仙人掌型纳米阵列Mn3O4/Co(OH)2复合材料的合成及电化学性能研究。首先用电沉积法在泡沫镍集流体上制备Mn3O4颗粒骨架，然后使Co(OH)2通过传统水热法在Mn3O4颗粒骨架上定向生长，过程中未使用任何粘合剂和模板剂。此外探究了不同Mn、Co摩尔比对Mn3O4/Co(OH)2电化学性能的影响。由于协同效应，复合电极的导电性能（0.744Ω）、比电容（1792.9F g-1）都高于单一电极（Co(OH)2-716.0F g-1，Mn3O4-4.187Ω、942.9F g-1）。随后将Mn3O4/Co(OH)2、还原氧化石墨烯（rGO）分别作为正极、负极，组装不对称超级电容器（Mn3O4/Co(OH)2//rGO）。当功率密度为811.7W kg-1时电容器的能量密度高达53.4Wh kg-1，在10A g-1电流密度下，其恒电流充放电2000圈后比电容还能保持82.5%，表明出色的循环稳定性能。两个电容器串联，能够将16个商用LED灯点亮两分钟，表现优异的实用性能。
（2）非晶态磷酸氢钴纳米片（ACHP）电极材料的制备及其电容特性研究。选用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂，六偏磷酸钠（NaHMP）为磷源，采用实验方案简单、节能且绿色的一步低温水热法（温度：50℃、时间：20h）在泡沫镍集流体上合成由超薄纳米片组装的花状ACHP。探究样品在不同水热温度下形貌结构以及性能的变化。另外，为了分析ACHP电极的储能特性，实验对在不同温度煅烧得到的ACHP的形貌和性能进行了比较，发现因为超薄纳米片和结构水的影响，使电极活性物质更大面积与电解液接触和离子传输通道受阻更小，因此ACHP电极具有出色的电化学性能。具体表现如下：在1A g-1电流密度时ACHP电极比电容达到411.2F g-1，当电流密度升高到10A g-1，其电容保持率还能达到82%，同时还具有优异的循环稳定性能（2A g-1的电流密度下循环充放电10000圈后容量保持97.6%）。