超级电容器作为一种新型的储能器件,具有功率密度高、循环寿命长、快速充放电等优点,近年来国内外对超级电容器的应用研究非常活跃。二氧化锰是一种廉价易得且性能良好的赝电容器电极材料,但较差的导电性和可逆性也制约了其实际应用。为了改善二氧化锰电极材料的性能,本文的研究主要集中于以下三方面:（1）改进电极的制备方法。通过一步水热法,在镍基体表面直接沉积三维纳米花状MnO₂并用于超级电容器电极,然后利用SEM、EDS、XRD、BET、XPS等对材料进行表征,利用CV、GCD、EIS等对材料做电化学测试;（2）制备不同形貌MnO₂电极材料。通过控制水热反应分别在碱性、中性和酸性介质中进行,直接制备出不同形貌MnO₂,探究不同形貌MnO₂电化学性能差异以及形成过程;（3）通过材料复合提高MnO₂电极材料性能。利用电沉积技术在MnO₂电极表面沉积一层碳量子点（Carbon quantum dots,CQDs）,制备出CQDs/MnO₂复合材料电极。为了研究CQDs/MnO₂复合材料电极的实际应用能力,本文以还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide,rGO）材料为负极、CQDs/MnO₂复合材料为正极、聚乙烯醇-氢氧化钾作为电解质,组装成非对称超级电容器,制备出CQDs/MnO₂//rGO/Ni全固态非对称超级电容器,综合考察其电化学性能。结果表明:（1）由一步水热法合成的MnO₂,其结构为纳米片组装而成的三维花状δ-MnO₂,该方法直接在泡沫镍上沉积了MnO₂,不需要粘结剂和其它添加剂,该材料作为超级电容器的电极,在1 mol·L-1的Na₂SO₄溶液中,电流密度为0.2 A·g-1时,比电容高达380.2 F·g-1,且经过1000次循环后,比电容依然保持起始的94.2%,表现出良好的电化学性能。（2）在碱性、中性和酸性介质中制备MnO₂的形貌分别为纳米球、纳米花和纳米网状δ-MnO₂,这一形貌差异主要源于不同介质中,高锰酸钾的分解速率不同,且纳米网状MnO₂具有更大的比表面积（62.4m2·g-1）。电化学测试表明纳米网状MnO₂具有最好的性能,该电极在1 mol·L-1的KOH溶液中,电流密度为0.5 A·g-1时,比电容高达646.4F·g-1,且经过1000次循环后比电容依然保持起始的86.4%,表现出良好的电容性和循环稳定性,另外,利用EIS表征得知纳米网状MnO₂电极具有较小的电阻和有效的离子扩散路径。（3）当沉积时间为10 min时,CQDs/MnO₂复合材料电极具有最好的电化学性能。在1 mol·L-1KOH溶液中,该复合电极在0.5 A·g-1电流密度下比电容达879.0 F·g-1,比纯MnO₂电极（646.1 F·g-1）提高36.1%;当电流密度从1 A·g-1增大到10 A·g-1时,比电容保持率为61.2%,比纯MnO₂材料电极（46.7%）高14.5%,表明复合CQDs后显著提高了MnO₂材料的电化学性能。组装后的器件可在1.6 V的高电势窗口下稳定充放电,当电流密度为0.5 A·g–1时,比电容为92.4 F·g-1,此时能量密度为32.68 Wh·kg-1,对应的功率密度为401.53 W·kg-1,当功率密度增大到8.34 k W·kg-1时,能量密度依然达18.52 Wh·kg-1,这一数值要高于很多之前报道的MnO₂基非对称超级电容器,表明所制备的CQDs/MnO₂//rGO/Ni全固态非对称超级电容器具有良好的电化学性能。