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超级电容器作为一种新型绿色储能装置,因具有比传统电容器高的能量密度和比二次电池高的功率密度的优点,有望在未来储能领域发挥重要的作用。目前,超级电容器的能量密度相对于二次电池而言仍较低。研究者更多的是通过寻找高性能的电极材料、设计不对称结构和使用有机电解质来提高能量密度。泡沫镍（NF）是一种具有三维骨架结构的传统商业集流体,但很少有人注意到泡沫镍的空隙部分通常高达90%,意味着三维集流体占用的无用体积太多,从而限制其空间利用,降低储能效率。本工作首先以明胶作为前驱体对泡沫镍进行填充,然后煅烧成生物质炭（BC）,随后采用常规水热法在生物质炭填充的泡沫镍上生长Ni1-xCoxMo O4,期望有效提高以泡沫镍为集流体原位生长活性物质制备自支撑电极材料的单位面积电化学性能。主要研究工作如下:（1）BC@NF电极材料的制备。以明胶为C、N源,葡萄糖为交联剂,通过简单的溶胶-凝胶及煅烧法,获得生物质炭填充的泡沫镍电极材料BC@NF。采用SEM、XRD、XPS等表征手段证明生物质炭对泡沫镍进行了部分填充。通过调节反应物的配比、凝胶温度、煅烧温度优化电极材料的电化学性能,以2 mol L-1KOH为电解质,通过三电极体系进行测试,结果表明在1 m A cm-2电流密度下,BC@NF电极材料的比容量为147.5 m F cm-2;当电流密度增加20倍后,其倍率达到78%。上述结果表明,该填充材料有望成为一种很有前景的新集流体。（2）Ni1-xCoxMo O4@NF电极材料的制备。以商用泡沫镍为基底,Ni（NO3）2.6H2O、Co（NO3）2.6H2O和Na2Mo O4.2H2O分别作为镍源、钴源和钼源,采用简单的一步水热法制备得到Ni1-xCoxMo O4@NF电极材料。通过改变反应物配比、水热温度及反应时间优化材料的电化学性能,以2 mol L-1KOH为电解质,在三电极体系进行测试,结果如下:在1 m A cm-2电流密度下,Ni1-xCoxMo O4@NF的比容量为748.5 m F cm-2;当电流密度增加20倍后,其倍率保持78.8%;同时,该电极材料也表现出良好的电化学稳定性,在20 m A cm-2电流密度下循环2000次,其比容量几乎没有衰减。上述结果表明,Ni1-xCoxMo O4@NF电极材料是一种很有应用前景的材料。（3）为了证明BC@NF能作为新型集流体,设计制备Ni1-xCoxMo O4/BC@NF电极材料。以填充泡沫镍BC@NF为基底,同样采用一步水热制备Ni1-xCoxMo O4/BC@NF电极材料。通过SEM、TEM、XRD等表征手段证明成功制备Ni1-xCoxMo O4/BC@NF复合电极材料。该电极材料在1 m A cm-2电流密度下,比容量为1162.5 m F cm-2,相比Ni1-xCoxMo O4@NF比容量提高了55.3%;当电流密度增加20倍后,复合电极材料的倍率仍保持79.6%;在20 m A cm-2电流密度下充放电循环2000圈,复合电极材料能保持112.3%的比容量。（4）全固态非对称超级电容器器件的组装。以活性炭（AC）为负极,Ni1-xCoxMo O4@NF和Ni1-xCoxMo O4/BC@NF为正极材料,KOH-PVA为凝胶电解质,分别组装了Ni1-xCoxMo O4@NF//AC@NF和Ni1-xCoxMo O4/BC@NF//AC@NF非对称超级电容器器件。在两电极体系中测试结果如下:在1 m A cm-2电流密度下,Ni1-xCoxMo O4@NF//AC@NF器件的比容量为136.7 m F cm-2,该电流密度下功率密度为354.2 W kg-1,能量密度为21.1 W h kg-1;在10 m A cm-2电流密度下循环8000圈发现其比容量增加31.6%。对于填充后的Ni1-xCoxMo O4/BC@NF//AC@NF器件,在1 m A cm-2电流密度下,其比容量为185 m F cm-2,该电流密度下功率密度为369.7 W kg-1,能量密度达到32.3 W h kg-1,相比Ni1-xCoxMo O4@NF//AC@NF其能量密度提高53.1%;在10 m A cm-2电流密度下循环8000圈后比容量保持126.2%,综合化学性能优越。上述研究结果表明,采用生物质炭部分填充的泡沫镍有望成为一种新型集流体,能够有效地提高单位面积电极材料的比容量和能量密度。