当今社会,由于对化石能源的过度使用使得生态环境遭到破坏进而导致了全球变暖等问题,因此研究人员急需开发出具备环境友好、可持续和高效的储能器件从而缓解对传统能源的依赖。在众多储能设备中,多种超级电容器和各类二次电池因其具有的独特性能得以被人们广泛研究,其中电极材料直接决定了这两种器件的性能,然而用单一的活性物质制备成的电极材料存在着导电性低和循环性能差等缺点,这些问题将直接影响此类器件的电化学性能从而抑制其发展。针对以上问题,本论文主要以高比电容的Fe、Co、Ni、Cu过渡金属化合物电极材料为研究对象,并复合高导电性的碳纳米管和碳化钒进行改性。同时,用超分子结构的β-环糊精修饰活性炭表面形貌,探究了改性正负电极材料对超级电容器和二次电池的电化学性能影响。为高比电容、高倍率性能和长循环寿命电极材料的制备奠定了基础。论文具体研究内容如下:1.层状双水滑石（LDHs）具有较大的正比电容,但其结构稳定性较差使其循环寿命低,因此将其与结构稳定的碳纳米管复合。采用水热法,设计了带有高比电容性的NiCo-LDH/碳纳米管（NiCo-LDH/CNT）复合材料。在三电极体系中,测量了NiCo-LDH/CNT电极材料电化学特性,当电流密度为1 A/g时,比容量高达631 F/g。用NiCo-LDH/CNT作正极,AC作负极,再用1 M KOH作电解液,成功组装了与NiCo-LDH/CNT//AC不对称的超级电容并进行了试验。结果显示,在1 A/g下的最小电流密度,NiCo-LDH/CNT//AC ASC的比电容性能达341 F/g,5 A/g下的5000圈循环寿命测试中,容量保持率达到83.77%。2.在活性炭表面复合一层特殊的“碗”结构β-环糊精（β-CD）提高其电容性能。利用水热法,设计了带有高比电容器的活性炭/环糊精（AC/β-CD）复合材料。在三电极体系中,测试了其AC/β-CD电极材料的电化学性能,1 A/g下的电流密度其比容量超过了208 F/g。以Ni Fe-LDH作为正极,AC/β-CD作为负极,以1 M KOH为电解液,组装成AC/β-CD//Ni Fe-LDH超级电容器,并测试了此器件的电化学性能。在1 A/g时AC/β-CD//Ni Fe-LDH ASC之间的比电容高达137 F/g,在5 A/g下经过5000圈的循环,容量保持率达到95.72%。3.将具有高比表面积的碳纳米管复合在二维过渡金属碳化钒（Mxene）片层中,增大了电极材料的比表面积提高其电容量。采用水热法制备了具有高比电容的碳纳米管/碳化钒（CNT/Mxene）复合材料。通过结构、组分和形貌的分析,说明CNT/Mxene材料的成功制备。在三电极体系中,测试了CNT/Mxene电极材料的电化学性能,得到结果在电流密度为1 A/g时其比容量达到340 F/g。以NiCo2O4作为正极,CNT/Mxene作为负极,以1 M KOH为电解液,组装成CNT/Mxene//NiCo2O4超级电容器,并测试了此超级电容器的电化学性能。在1 A/g时CNT/Mxene//NiCo2O4 ASC的比电容高达291 F/g,在5 A/g下经过5000圈的循环,容量保持率达到90.85%。4.Cu3V2O7（OH）2·2H2O（CVO）这种片层纳米材料,具有快速的锌离子固态扩散速率,二维过渡金属碳化钒（Mxene）具有较短的离子扩散路径和高导电性。采用水热法,设计了具有高比电容的CVO/Mxene材料。在三电极体系中,测试了CVO和CVO/Mxene电极材料的电化学性能,CVO/Mxene的CV活化面积和充放电时间都优于CVO。以CVO/Mxene为正极,锌片为负极,再以1 M Zn SO4为电解质溶液,组装而成的CVO/Mxene//Zn锌离子电池,并测定了此器件的电化学特性。在0.2 A/g时CVO/Mxene//Zn的比电容高达464m Ah/g,在0.6 A/g下经过500圈的循环,容量保持率达到82.12%。