由于气候变化、能源危机和使用化石燃料造成的环境污染等问题日益突出,使得开发利用清洁可再生能源成为一项迫切任务。而实现对这些清洁能源如风能、太阳能等的高效利用离不开性能优异的能量储存系统,其中,电化学储能装置因其较高的能量转换效率而备受瞩目。超级电容器具有充放电速度快、功率密度高、使用寿命长等优点,被视为最有前景的电化学储能器件之一,且被广泛应用于现代消费电子产品和混合电动汽车方面。而实现这样高性能超级电容器的关键是电极材料的制备与设计改性。四氧化三钴作为一种赝电容机制的电极材料,具有较高的理论比电容(3560F g^-1),价格低廉,环境友好,成为广大研究者们的研究热点。但是其低导电率限制了四氧化三钴的实际比电容和长期的循环稳定性。基于以上不足,如何对材料进行改性并制备性能优良的材料对于提升超级电容器的电化学储能性能具有重要意义。本论文采用简易的方法对材料进行改性并制备了性能优异的电极材料,为超级电容器储能材料的发展提供有益的探索。本文的主要内容如下:（1）在泡沫镍辅助下,采用一步水热反应法和随后的退火处理合成了介孔Co₃O₄/NiCo₂O₄纳米棒。在水热过程中,泡沫镍部分溶解并导致在热处理过程中形成NiCo₂O₄。该合成物的X射线衍射、X射线光电子能谱、高分辨透射电子显微镜、能量色散谱和Brunauer-Emmett-Teller分析的表征结果说明该纳米棒是由Co₃O₄和NiCo₂O₄两相组成并具有大量的介孔结构和丰富的晶格缺陷。电化学数据表明在2 mV s^-1的扫速和1 mA cm^-2的条件下,其比电容分别为1173 mF cm^-2和606 mF cm^-2,在电流密度为3 mA cm^-2的条件下循环4000圈比电容保留最初的83.9%。此外,组装的非对称超级电容器Co₃O₄/NiCo₂O₄//AC具有11.7 W h kg^-1的能量密度和760W kg^-1的功率密度。（2）采用简便的方法成功制备了直接生长于泡沫镍上的分级NiCo₂O₄纳米片/Co₃O₄纳米线（NiCo₂O₄/Co₃O₄/NF）阵列结构,Co₃O₄与NiCo₂O₄的组合对于增强电容器性能具有良好的协同效应。首先合成的Co₃O₄纳米线阵列为随后NiCo₂O₄的生长提供了模板或支架,避免材料聚集并确保离子的充分扩散空间。此外,NiCo₂O₄的引入降低了Co₃O₄的电荷转移电阻,使得电子在活性材料内部能够快速传输。电化学测试结果表明该分级复合物阵列结构与Co₃O₄纳米线阵列和NiCo₂O₄纳米片相比,表现出增强的电化学性能:在1 mA cm^-2时,其比电容为5 F cm^-2,远大于Co₃O₄纳米线阵列的2F cm^-2和NiCo₂O₄纳米片的2.7 F cm^-2,甚至当电流密度增大20倍并循环20000圈后,其电容保持率仍高达82%,表现了较好的长期稳定性。此外,由NiCo₂O₄/Co₃O₄/NF作正极,AC作负极组装成的非对称全电容器件可提供30.75 W h kg^-1的能量密度和2.3 kW kg^-1的功率密度,证明其是一种具有前景的电化学电容器材料。