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传统能源的过度消耗和可再生能源的开发不断推动了先进电化学储能/转换设备的发展,如电池和超级电容器等。现如今,超级电容器因其高的功率密度、快速的充放电速率,超长的循环寿命和良好的安全性广泛应用于能源领域。尤其对于混合型超级电容器通过以电池型材料为正极,电容型材料为负极,有效结合了二次电池和传统电容器的优点,填补了两者之间性能的空白。为了进一步提升混合型超级电容器的能量密度,本文以镍钴基材料为基础,开发高效、稳定的具有高氧化还原活性的新型电池型电极材料为目的,构建了不同形貌的镍钴基双金属磷化物、硫化物以及复合材料,对所制备的材料的物相结构、微纳米结构、化学组成、比表面积、电化学性能等进行系统的表征,具体研究内容如下:1.中空纳米立方体Ni Co P材料的制备及其混合超级电容器性能研究过渡金属磷化物因其优越的导电性、丰富的价态和较高的电化学活性而被广泛研究作为电极材料。合理的设计双金属磷化物材料结构可以充分发挥其材料优势,克服其低倍率性能和循环寿命差的缺点。本节通过模板刻蚀和一步磷化的方法成功制备出中空纳米立方体状的Ni Co P材料,并系统的研究了电极材料的物相结构、微纳米结构和化学组成等。研究发现,独特的中空结构拥有较大的比表面积可以增加电极材料和电解液离子的接触面积,提高电化学活性位点的利用率。此外,中空内腔还可作为电解质离子的“缓冲池”,缩短了离子的运输路径。经过电化学测试,由于金属离子间的协同作用,Ni Co P表现出比Ni2P和Co P更优异的电荷存储能力,并在高电流密度下展现出良好的倍率性能和循环稳定性。以Ni Co P为正极,商业活性炭为负极,组装的Ni Co P//AC混合型超级电容器器件可实现最大能量密度41.3 Wh kg-1,即使在7058.3 W kg-1的高功率密度下,仍具有26.7 Wh kg-1的能量密度,经过10000次循环后,依然保持90.8%的初始电容。2.空心花球状Ni Co2S4材料的制备及其混合型超级电容器性能研究结合表面重构和高温硫化两步法成功制备了空心花球状的Ni Co2S4电极材料。并通过XRD、SEM、TEM、TG和FT-IR等表征技术推测其形貌形成机理。BET分析表明,经过表面重构后制备的空心花球状Ni Co2S4的比表面积为空心球状Ni Co2S4的2倍,并且具有着丰富的介孔结构促进电解质离子的扩散。经过电化学测试,F-NCS HNSs在电流密度为1 A g-1时具有较高的比电容(685.2 C g-1)和良好的倍率性能(在电流密度为30 A g-1,66.1%的初始容量保持率),以及优异的循环稳定性(在20 A g-1下循环10000次后,容量保持率为73.5%)。以F-NCS HNSs为正极,商业活性炭为负极构建的混合型超级电容器在0.5 A g-1时表现出134.2 F g-1的高比电容以及稳定的循环性能（10000次循环后仍能保持92.2%的容量）。同时,在399.9 W kg-1的功率密度下可提供47.7 Wh kg-1的最大能量密度,而在29.4 Wh kg-1的能量密度时可展现最高为7506.0 W kg-1的功率密度。3.Ni Co2S4@Ni Co-G-LDH核壳结构材料的制备及其混合超级电容器性能研究利用共沉淀法在中空球状Ni Co2S4表面原位生长葡萄糖分子插层的镍钴层状双氢氧化物（Ni Co-G-LDH）成功制备出核壳结构的Ni Co2S4@Ni Co-G-LDH材料。增大的层间距（8.9（?））可暴露出更多的过渡金属活性原子,并促进电解质离子的扩散,进一步激发LDHs的能量存储能力。由于过渡金属硫化物具有优异的导电性,Ni Co2S4的引入可以加速Ni Co-G-LDH的电子的转移,有效地改善倍率性能。此外,Ni Co-G-LDH在Ni Co2S4空心纳米球表面原位生长可以减少额外的界面,从而减少电荷转移的不连续性和内置电场的影响。作为超级电容器电极,所制备的Ni Co2S4@Ni Co-G-LDH材料在1 A g-1时具有986 C g-1的超高比容量,在8 A g-1时具有84.5%的卓越循环稳定性。而与商业活性炭构建的混合型超级电容器在400.0 W kg-1和8766.2 W kg-1的高功率密度下可分别传输54.5 Wh kg-1和32.7 Wh kg-1的能量密度。4.蜂窝状Ni Co2S4/Mo S2异质结材料的制备及其全固态混合型超级电容器的研究本章首先通过一步水热法制备了Mo7O246-离子插层的Ni Co-LDH,再进一步高温硫化制备了蜂窝状的Ni Co2S4/Mo S2异质结材料。独特的立体结构使其拥有巨大的表面积(86.19 m~2 g-1)和丰富的介孔结构。由于Ni Co2S4和Mo S2的形成的异质界面,使其整体的电子迁移率增高,在两种活性表面快速发生氧化还原反应。研究表明,与单组分Ni Co2S4相比,Ni Co2S4/Mo S2的电化学性能得到显著改善。基于Ni Co2S4/Mo S2和商业活性炭组件的固态型Ni Co2S4/Mo S2//AC混合超级电容器展现出较高的功率密度和能量密度以及良好的机械灵活性和稳定性。而两个串联的器件可使一个LED发光二极管长达5 min以上持续发光,证明了其可观的实用性。本章为柔性储能领域的复杂器件和杰出的电极结构设计提供了新的思路。