随着化石燃料的燃烧以及不可再生资源的减少,能源危机和严重的环境污染问题日益突出。太阳能、风能等可再生能源逐渐引起人们的注意。然而这些可再生能源具有间歇性、离散性等问题,阻碍了它们的广泛应用,因此对各种储能装置的研究越来越受到重视。其中,超级电容器作为一种新型的电化学储能器件,因其快速充放电的能力强,高功率密度并且具有非常好的循环稳定性等优点脱颖而出。然而,超级电容器的低能量密度严重阻碍了其发展与使用。由于能量密度E=1/2CV²,超级电容器的能量密度与工作电压窗口以及比电容密切相关。因此,考虑两种策略来提高超级电容器的能量密度:1)增强材料的比电容C,这与电极材料密切相关;2)扩宽工作电压范围V,与电解液密切相关。因此本文针对超级电容器的电极材料和电解液进行如下探索:（1）选择价格低廉、环境友好、比电容较高的过渡金属氧化物二氧化锰（MnO₂）为研究对象,制备出一种具有较高比表面积的新型介孔中空碳球负载MnO₂电极材料（MnO₂@MHCS）。用其组装的超级电容器测试性能为:1 A g^-1的电流密度下比电容达到309 F g^-1;在0.5 A g^-1的电流密度下循环5000圈仍能保持约为100 F g^-1的电容量以及100%的库仑效率。（2）在“盐包水”（Water in Salt,WIS）高压水系电解液的基础上引入第二种溶剂碳酸丙烯酯（Propylene carbonate,PC）,形成均一稳定的新型二元溶剂体系高浓Li TFSI-PC/H₂O电解液。在Li TFSI浓度为7 M时,高浓电解液粘度为63.17 cp,电导率达到8.35 m S cm^-1,且具有良好的不易燃性和低温（-20℃）性能。使用该电解液和泡沫镍负载乙炔黑（Acetylene black,AB）电极组装对称的超级电容器,经电化学测试表明:其具有2.8 V稳定的电压窗口;在1 A g^-1的电流密度下循环10000圈后仍能保持接近100%的库仑效率。最后将MnO₂@MHCS电极引入到这种新型电解液中并进行了一些基础的性能测试。（3）将磷酸三甲酯（Trimethyl phosphate,TMP）与乙腈（Acetonitrile,ACN）按一定比例均匀混合制备新型均一二元溶剂Li TFSI-TMP/ACN电解液。在Li TFSI浓度为5 M时,高浓电解液粘度为24.5 cp,电导率达到7.23 m S cm^-1,具有优异的不易燃性。使用该电解液和泡沫镍负载乙炔黑（Acetylene black,AB）电极组装对称的超级电容器,电化学测试表明:其具有3.2 V稳定的电压窗口。