近年来,相较于锂离子电池缓慢的电子和离子传输,超级电容器以其快速的充放电、高功率密度的特点受到了广大研究人员的青睐。目前超级电容器实现商业化,但是依然面临着造价高、比容量低等问题。电极材料作为超级电容器的核心,也是决定其性能的重要因素,故制备出高比容量、低成本的电极材料是现在研究的热点。过渡金属氧化物SnO₂以其价格低廉易得,高理论比容量,无毒无害等优点是超级电容器电极材料的最好选择。但是SnO₂因其易团聚,低离子迁移速率影响其电化学活性。微纳空心材料以其内部的巨大“空腔”能够有效地增加电极材料与电解液的接触面积,提供更多活性位点,减少离子传输距离,加快离子传输速率,增大材料的比容量。本文采用硬模板法制备SnO₂基纳米空心材料,有效解决了锡基材料易团聚、离子迁移速率低的问题,大幅提高比容量和循环稳定性,主要研究工作如下:（1）探讨了水热法制备硬模板碳球的最优制备条件。通过调整碳源、反应时间、反应温度等条件对碳球制备进行优化。结果表明,以蔗糖为碳源,在180℃下反应2 h,所制备的碳球形貌均一,分散性良好,尺寸约为300 nm～600 nm,表面粗糙多孔,利于金属阳离子的吸附。（2）研究了SnO₂纳米空心球在水相中的可控制备及其电化学储能性能。以碳球为模板,在水相下调整锡盐浓度,获得Sn⁴⁺/碳球前驱体,经空气气氛煅烧后,获得SnO₂纳米空心球。结果表明,由于Sn⁴⁺的水解作用,水相下不利于制备结构稳定的SnO₂纳米空心球。通过对实验条件的严格控制,发现在锡盐浓度调节至5mmol/L时,方可制备得到形貌均一,结构相对稳定的SnO₂纳米空心球（记作TO-5）。微纳空心结构提供的电化学活性位点和高比表面积使TO-5表现出良好的电化学性能,其在1 A/g电流密度下,比容量可达467 F/g。此外TO-5还表现出较好的循环稳定性,在2 A/g下进行充放电测试循环500圈后,循环保持率达到77.8%。（3）详细研究了SnO₂纳米空心球在有机相中的制备及其电化学储能性能,并初步探讨了有机相SnO₂纳米空心球的合成机理。为抑制Sn⁴⁺的水解作用,采用乙醇和丙酮作为合成体系溶剂,并通过调整二者比例,制备出SnO₂纳米空心球。结果表明,在吸附搅拌温度为50℃,乙醇:丙酮=2:1时,制备得到的SnO₂纳米空心球（记作TOHS-2）电化学储能性能最佳。TOHS-2在1 A/g电流密度下,比容量可达783 F/g,将近水相SnO₂纳米空心球的1.7倍。TOHS-2在2 A/g下循环2500圈,循环保持率达到87%,显示出优异的循环稳定性。将其与活性炭组装扣式非对称电容器TOHS-2//AC,在1 A/g下比容量为40 F/g,此时能量密度为14.23 Wh/kg,功率密度为839 W/kg。（4）研究了异质结构MnO₂@SnO₂纳米复合空心球的制备及其电化学储能性能。以水热法制备的碳球为模板,调整锡盐与锰盐的比例,成功制备出了以MnO₂为“骨架”,SnO₂纳米颗粒为“肌肉”的异质结构MnO₂@SnO₂纳米复合空心球。结果表明,在锡盐与锰盐的加入比例为1:6时,制备的异质结构MnO₂@SnO₂纳米复合空心球具有最佳的电化学性能。依赖于独特的空心结构和MnO₂与SnO₂的协同作用,该材料具有较高的电化学活性面积（R_F=～383）;在1 A/g的电流密度下其比电容值可以达到540 F/g;在2 A/g下,循环1500圈仍可保持498 F/g,说明该材料具有良好的循环稳定性。在质量比为1:3的情况下与活性炭组装扣式非对称超级电容器,该器件在0.5 A/g电流密度下,比容量可以达到50.76 F/g,此时能量密度为18.05 Wh/kg,功率密度为403.6 W/kg。