随着电动汽车、智能电网及便携式智能电子设备等领域的发展,提高现有电化学储能器件的电化学性能及设计新型的器件已成为目前的研究热点。为了实现上述目标,大量的工作集中于纳米活性材料的研发。然而,较高的成本及严重的副反应,制约了纳米材料的实际应用。针对双电层碳材料及过渡金属硫化物材料的电化学储能原理及存在的问题,本论文研究了活性材料的电化学调控方法,获得了兼具高能量、高功率、高能效及长寿命的锂离子电容器及新型的对称型可充电电池。取得的主要结果包括:（一）通过电化学包覆方法对双电层碳材料进行调控,拓宽了其电位窗口。碳材料的稳定电位区间决定了电化学电容器的能量密度。在常用的酯类电解液中,碳材料的稳定电位低于电解液的氧化电位4.3 V（vs.Li/Li+）,高于电解液的还原电位1.5 V。当工作电位超过上、下限时,电解液会发生剧烈的分解反应,而导致碳材料电极的比电容迅速衰减。本论文通过电化学包覆的方法,构筑了电极/固态电解质的固/固界面,有效抑制电解液的分解,从而拓宽碳材料的稳定电位区间。电化学包覆方法是基于酯类电解液的电化学氧化反应及双氟草酸锂的电化学反应:通过前者,对平均孔尺寸为2.6 nm的活化石墨烯材料进行电化学包覆,构筑了稳定的高电位固/固界面,使其在高电位区间（3～5 V）下可稳定循环,库伦效率高达99.8%;通过后者,对碳材料进行电化学包覆,构筑了稳定的低电位固/固界面,将碳材料的稳定电位下限拓宽至1.1 V,该方法适用于多种碳材料。（二）提出了固/固界面的双电层模型,探索其电化学行为,构筑了固/固界面的石墨烯锂离子电容器。在固/固界面表征结果与认识的基础上,提出了新型的固/固界面双电层模型,即由去溶剂化离子吸附在电极表面形成双电层。研究发现,固/固界面双电层具有较小的亥姆霍兹层厚度,可提高碳材料的比电容;同时,电极表面和离子之间具有较强的相互作用,可降低碳材料的自放电速率。基于固/固界面双电层的认识,构筑了高性能的石墨烯锂离子电容器。该器件可以在0～4.3 V稳定循环,并可达到电池水平的能量密度,实现高功率输出。此外,相较于固/液界面的石墨烯锂离子电容器,该器件的自放电速率降低一半,能量效率提高一倍。（三）发明电化学活性调控的方法,实现了对过渡金属硫化物的电化学活化,使其可同时作为正、负电极。过渡金属硫化物由带正电的金属元素和带负电的硫元素组成。这些元素已被广泛报道,可分别作为高能锂离子电池的负极或正极的氧化还原中心。到目前为止,尚未见到报道在一种化合物中,同时活化带正电元素和带负电元素的氧化还原活性。本论文提出了电化学活性调控的新策略,即通过预设的转换反应及电位、电解液的调控,实现了同步活化过渡金属硫化物中两种元素的电化学活性。经电化学活性调控,二硫化钼作为负极可达到234.7mAhg-1的可逆容量,并在0～1.4V的电位区间下,可实现稳定循环,库伦效率达99.8%。同时,经电化学活性调控,二硫化钼作为正极,比容量有了数量级的提高。电化学活性调控方法具有普适性,适用于多种过渡金属化合物。（四）基于电化学活性调控的方法,构筑了二硫化钼对称型可充电电池。根据正、负电极活性材料的类型,电化学储能器件可分为对称型及非对称型。前者的正、负电极采用相同的活性材料,可缩短电极的生产流程,降低器件的生产成本,具有明显优势。然而,对称型的设计结构通常只适用电化学电容器领域。本论文基于电化学活性调控的方法,提出了过渡金属硫化物对称型可充电电池的新设计。该对称型可充电电池的理论能量密度高于目前常用的锂离子电池体系（石墨//钴酸锂及石墨//磷酸亚铁锂）,具有较大的发展潜力,为发展低成本、高能、高效的新型电化学储能器件提供了新的研究思路。