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随着石化燃料日渐枯竭，环境污染日益严重，绿色环保的电动汽车必将走进千家万户。超级电容器具有功率密度高、使用寿命长和免维护等优点，是电动车辆的理想辅助动力电源。目前，超级电容器的能量密度较低，严重限制它的应用。因此，高能量密度电极材料的制备成为该领域的研究焦点。层状镍基氢氧化物具有高的比电容，但电导率小，而石墨烯具有比表面积大、电导率高、化学稳定性好等优点，利用二者之间的协同效应，有望获得高性能的复合材料。本文研究在石墨烯片上均匀生长镍基氢氧化物纳米颗粒，获得功率密度大、能量密度高、循环性能好的镍基氢氧化物/石墨烯复合材料。主要研究内容包括：(1)研究水热反应的溶剂体系对制得的Ni(OH)2/石墨烯复合材料电化学性能的影响。以石墨烯、硝酸镍、氢氧化钠为主要原料，分别以水+乙二醇、水、乙二醇为溶剂，采用水热法合成Ni(OH)2/石墨烯复合材料。结果表明，以水为溶剂制得的复合材料中的氢氧化镍主要由-Ni(OH)2组成；而以水+乙二醇、乙二醇为溶剂制得的复合材料中的氢氧化物主要由-Ni(OH)2组成，在三种溶剂体系中制得的氢氧化镍的一次粒径均为~10nm。其中，在水+乙二醇混合溶剂中合成的Ni(OH)2/石墨烯复合材料具有更优异的超电容性能。在扫描速度为2mV/s和50mV/s时，测得该电极材料的比电容分别为1965F/g和756F/g；在电流密度为1A/g和40A/g时，比电容分别为2020F/g和1002F/g；在功率密度为1.18kW/kg时，测得的能量密度为98.23Wh/kg，当功率密度增大到11.34kW/kg时，能量密度仍然高达37.79Wh/kg。然而，该复合材料的循环稳定性较差，仍然有待改进。(2)研究掺杂不同金属离子对Ni(OH)2/石墨烯复合材料超电容性能的影响。以石墨烯、硝酸镍、硝酸锌、氯化钴、硝酸铝、硝酸钇和氢氧化钠为主要原料，以水+乙二醇为溶剂，采用水热法合成Ni0.8M0.2(OH)δ(M=Zn, Co, Al, Y)/石墨烯复合材料。结果表明，掺杂Zn，Co和Al离子的复合材料中的镍基双氢氧化物主要是由-Ni(OH)2晶相组成，而掺杂Y离子的复合材料中的镍基双氢氧化物主要是由-Ni(OH)2晶相组成。掺杂后的镍基氢氧化物纳米颗粒均匀附着在石墨烯片上。掺杂Zn，Co，Al和Y离子不同程度提高了Ni(OH)2/石墨烯复合材料的放电效率和循环稳定性，其中掺杂Al离子的镍基双氢氧化物/石墨烯复合材料表现出最好的倍率特性和循环稳定性。在扫描速度为2mV/s和50mV/s时，Ni-Al双氢氧化物/石墨烯复合材料的比电容分别为1222F/g和461F/g；在电流密度为1A/g和40A/g时，比电容分别为1460F/g和830F/g；在功率密度为0.73KW/Kg时，测得的能量密度为61.13Wh/kg，当功率密度增大到6.92kW/kg时，能量密度仍高达23.08Wh/kg；在电流密度为10A/g恒流充放电2000次循环后，放电比电容仅衰减11.9%，循环稳定性较高。(3)研究采用Co离子掺杂进一步提高Ni-Al双氢氧化物/石墨烯复合材料的超电容性能。以石墨烯、硝酸镍、氯化钴、硝酸铝和氢氧化钠为主要原料，以水+乙二醇为溶剂，采用水热法合成Ni1-xAl0.2Cox(OH)δ(x=0,0.05,0.1,0.15)/石墨烯复合材料。结果表明，所制得的复合材料中的镍基氢氧化物主要是由-Ni(OH)2组成，Ni-Al-Co氢氧化物纳米颗粒均匀生长在石墨烯的表面上；掺杂Co离子显著提高了Ni-Al-(OH)δ/石墨烯复合电极材料的超电容性能。其中，掺杂的Co离子含量x为0.05时，所制得的Ni-Al-Co氢氧化物/石墨烯复合材料表现出最优越的超电容性能：在扫描速度为2mV/s和50mV/s时，该电极材料的比电容分别为1274F/g和530F/g；在电流密度为1A/g和40A/g时，放电比电容分别为1303F/g和882F/g；在功率密度为0.76kW/kg时，测得的能量密度为63.69Wh/kg，当功率密度增大到7.90kW/kg时，能量密度仍高达26.19Wh/kg；在电流密度为10A/g经2000次循环后，该复合电极材料的比电容几乎不衰减，表现出极高的循环稳定性。