电子设备经过近20年的飞速发展,已经成为每个人生活中不可缺少的部分,他们未来的发展趋势是微型化、柔性化和集成化。其中电子设备的驱动电源就也要满足这种发展趋势的要求。目前的用作驱动电源的能量存储器件大多体积大、不可弯折、能量/功率密度较低、微型化和集成化较差等,需要研发新型的储能材料、设计新型的电池结构、构建巧妙的器件构造用以制备新一代柔性化、小体积、高能量密度的能量存储器件,并探索可搭配柔性储能器件的其他功能性柔性电子器件以研究多功能集成的自驱动柔性系统方面的应用。本文基于以上目标,以新型储能材料为起点,探索构建三维纳米结构的电极材料,制备柔性储能器件,如平面/线型超级电容器、柔性离子电池,并基于所开发的多功能材料制备柔性集成化传感器与储能电容,探索柔性储能器件等的集成化应用潜力,具体研究内容如下:（1）设计了分枝状CoMoO₄@CoNiO₂核/壳结构纳米线在柔软泡沫镍基板上的水热合成,这种三维纳米结构具有优异的电化学储能性能,由这种电极和活性炭（AC）组成的基于柔软泡沫镍基底的全固态非对称超级电容的面积比电容为1.54F/cm²,能量密度可达到59.75 Wh/kg,逼近锂离子电池的储存能力,也显示出极好的循环稳定性,显示了它在柔性储能、可扩展集成应用和商业应用的潜力。（2）基于类似的三维纳米材料,设计制备了具有更高灵活性的柔性纤维状超级电容器,利用高容量（1.68 mF/cm）和高能量密度（0.95 mWh/cm³）的CoNiO₂纳米线@碳纤维电极,制造长度达到1米的超长线型超级电容器。该装置在循环、弯曲、拉拔、捆扎、编织等过程中,性能没有明显下降。在织成中国结、表带、皮带和服装纺织品后,线型超级电容器可作为穿戴式储能装置为个人电子产品提供动力。（3）接着寻找具有更高容量的柔性储能器件,其中铝离子电池是下一代高性能电池的一个很有前途的候选材料,而且适合于制造柔性电池器件。这里将MoSe₂三维螺旋纳米棒阵列生长在PI柔性基板上用于作为高性能铝离子电池的新型无粘结剂正极。电池在电流密度为0.5 A/g的情况下具有1563 mAh/g的高比容量和至少1000圈的循环寿命。利用光刻工艺制得平面叉指型柔性铝离子电池和可拉伸铝离子电池,在不同的弯曲和拉伸状态下均表现出稳定的输出能力。为新型铝离子电池在柔性可穿戴电子储能器件中的应用提供了一种新的可控策略。（4）为了探索柔性多功能系统的设计研究,除了柔性储能器件还应该研究可与之合体集成的其他类器件。这里研究了一种柔性传感器,基于PS球@石墨烯核/壳纳米颗粒的薄膜的柔性薄膜状电阻式压力传感器的制造工艺。该柔性传感器在检测血液脉搏、吞咽、皮肤拉扯和关节活动方面的不同应用也得到了展示。通过一个高效的可扩展的制造过程,演示了一个大范围集成压力传感器阵列。这种柔性压力传感器将有潜力应用到柔性多功能系统中,在可穿戴设备中智能记录运动、血压、脉搏等信息。（5）研究了一种柔性多功能系统的设计与工作方式,利用石墨烯自组装的PVDF纳米纤维膜作为功能材料,模块化制造了四种平面器件,即微超级电容器、压力传感器、光电探测器和气体传感器。它们被集成到一起,形成了一个无外接电源的内部驱动的多功能电子皮肤系统,在这个系统中,微型超级电容可以驱动这三个传感器来检测环境条件的变化和生理健康迹象,模仿人体皮肤和感觉器官的功能。该技术简单、高效,原则上可以规模化生产更紧凑、性能更高的电子皮肤集成化系统,应用于可穿戴电子产品或仿生领域,展示了柔性储能器件及柔性多功能系统的巨大应用潜力。