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随着能源危机和温室效应日益加重,新能源储能器件的研究迫在眉睫。其中,超级电容器作为典型的高性能储能器件,目前已经得到了大量的研究。虽然超级电容器具有高容量、高功率密度、长寿命、安全无污染等优点,但过低的能量密度还是限制了它的实际应用。研究表明,电极材料结构与能量密度息息相关,通过优化电极材料的结构可以有效的提高超级电容器的能量密度。层状双氢氧化物(LDHs)具有大的层间距、可调的结构和较高的理论容量,被视做理想的超级电容器电极材料。其中,Co、Ni元素对应的氢氧化物的理论容量很高,均大于3000 F g-1,目前Co-Ni LDHs电极材料的研究备受重视。然而,Co-Ni LDHs存在导电性差、离子转移速率较慢以及结构不稳定等问题,严重影响了 Co-Ni LDHs在超级电容器电极材料中的应用,所以必须对电极材料进行优化以提高其电化学性能。研究表明,与块状材料相比,纳米材料比表面积大、活性位点更多、电子传输路径短,可提高电极材料的电化学性能。此外,对电极材料进行结构优化也是解决该问题的有效方法,例如复合结构可以增大材料的比表面积,有效降低材料的表面能,发挥材料之间的协同作用,从而获得性能优异的超级电容器电极。本论文设计了两种制备路线,分别获得了结构新颖的分级结构花瓣状Co-Ni LDHs微球粉体和Fe(OH)3/Ni(OH)2/Co-Ni LDH纳米片复合阵列,得到了性能较好的超级电容器电极材料。论文主要研究容如下:(1)结构新颖的超薄纳米片组成的Co-Ni LDHs微球制备及其电化学性能研究:采用水热法制备前驱体,然后在放置有NaH2PO2·H2O的密闭容器中较低温度下(200℃)二次退火处理3.5h,获得了分层结构花瓣状Co-Ni LDHs微球,超薄纳米片组成的微球结构阻止了纳米片的团聚且具有更大的比表面积,在氧化还原反应中可以暴露更多的活性位点参与反应,从而获得好的电化学性能。实验探究了 Co/Ni摩尔比、NaH2PO2·H2O的量以及二次退火时间对最终产物形貌和性能的影响,分析了其生长过程,确定了最佳的反应物比例和反应时间。其中,Co/Ni 摩尔比为 3:2,NaH2PO2·H2O为200mg,在 200℃下退火3.5h生成的Co-Ni LDHs-3:2具有最优的电容性能,在1Ag-1时比电容为996.4Fg-1,且在2500循环后,保持了初始比电容的84.7%,表现出了良好的循环稳定性。(2)结合Celgard膜辅助水热法和电化学沉积法,在泡沫镍基底上成功制备出Fe(OH)3/Ni(OH)2与Co-Ni LDHs复合的纳米片阵列电极材料Fe(Ni)/Co-Ni LDHs,获得了优良的电化学性能。探究了电沉积时间对Fe(Ni)/Co-Ni LDHs的形貌和超级电容器性能的影响。结果表明,电沉积15 min制备的Fe(Ni)/Co-Ni LDHs-15具有最高的面电容,在5mA cm-2的电流密度下,Fe(Ni)/Co-Ni LDHs-15的面电容高达14.499 F cm-2,远远高于大多数已经报道的工作。3000次循环后仍有69.74%的电容保持率,表现出了较好的循环稳定性。