超级电容器具有充放电速率快,功率密度高,循环寿命长等优点,可应用于各种大功率设备如应急电源和混合动力电动汽车等。超级电容器中影响其性能的最主要因素是电极材料,传统赝电容材料如过渡金属氧化物/氢氧化物存在导电性差、循环性能差、结构不稳定等缺点。相比于过渡金属氧化物/氢氧化物,过渡金属磷化物具有类金属特征、低的电负性和优异的导电性,被认为是高性能混合型超级电容器的理想备选电极。研究证明,与单组分磷化钴和磷化镍相比,双金属镍钴磷化物具有更高的导电性和更好的电化学活性,作为混合型超级电容器的电极时,电化学性能有着显著提升。本文设计的主要思路是将不同金属阳离子掺杂到单金属磷化物的晶胞中,生成多组分过渡金属磷化物,以实现电化学性质的显著增强。主要内容如下:(1)基于阴阳离子共掺杂的思路,采用一步水热法和低温磷化法成功制备分层三元锌镍钴磷化物(ZnNiCo-P)纳米片阵列直接生长在导电泡沫镍基底上。阴阳离子的取代提高了组分的复杂性,可使电极材料具有更多的氧化还原活性位点,从而促进法拉第氧化还原反应的发生。自支撑的结构显著提高了电荷转移速率,有助于获得更好的倍率性能和更高的比容量,因此电化学性能有明显提升。该电极结构在1A g-1电流密度下具有958 C g-1的高比容量和出色的倍率性能(在20 A g-1时比容量为787 C g-1)。以ZnNiCo-P纳米片/泡沫镍为正极和PPD-rGOs作为负极的混合型超级电容器在功率密度为960 W kg-1时显示出60.1 Wh kg-1的高能量密度,并且在10 Ag-1的电流密度下经过8000次循环后,其容量保持率为89%,展现出优异的循环稳定性。该工作为合理设计高性能超级电容器电极材料提供了新的见解。(2)设计和制备三元镍钴锰磷化物(NiCoMn-P)纳米线电极材料并研究其电化学性能。先通过一步水热法得到镍锰元素取代部分钴的三元NiCoMn氢氧化物,然后通过低温磷化使磷元素掺入,得到直接生长在泡沫镍上的NiCoMn-P纳米线阵列电极。该自支撑结构使电极材料具有更高的导电性和更好的机械性能。在三电极体系中测试,所制备电极在1.5 Ag-1的电流密度下可达1388 C g-1的高比容量,20Ag-1时仍能保持880 Cg-1,具有出色的倍率性能。其性能优于NiCo-P和Co-P纳米线电极,有希望成为具有潜力的高性能混合超级电容器电极材料。