超级电容器作为一种新型的储能设备,具备快速的充放电速率,高功率密度和长循环寿命等一系列优点。因此,研究人员一直专注于决定着超级电容器性能的电极材料的合成和优化。碳材料,金属氧化物和导电聚合物是目前超级电容器最为常见的三种电极材料。本文以过渡金属氧化物电极材料为研究对象,探讨其结构和电化学性能。主要研究内容如下:采用一种简便快速的水热法和烧结处理,制备出能够实现超快速充放电的三级结构的Co3O4电极。所制备的Co3O4电极电流密度从0.5 A g-1增大到40 Ag-1,具有95.6%的倍率性能,在电流密度为2 A g-1的条件下进行2000次充放电循环后,其循环稳定性达到98.5%。同时三级结构的Co3O4所制备的的非对称超级电容器在功率密度为7500 W kg-1时,表现出能量密度为16.25 Wh kg-1。采用水热合成的方法,探究不同的沉淀剂对所合成的NiCo2O4电极材料的形貌和性能的影响,在同时加入尿素和氟化铵两种沉淀剂的情况下所合成“海胆状”NiCo2O4电极材料,在0.5 A g-1的电流强度下,比容量能够达到865 F g-1,相较于只加入氟化铵、尿素其中的一种物质而合成的NiCo2O4来说比容量要大的多。两者同时加入合成的NiCo2O4电极材料,在电流密度增大20倍的情况下,依然具有高达96.7%的电容保持率,并且在10Ag-1的电流强度下进行1000次充放电循环后的比电容相较于初始电容,电容保持率高达94.7%。采用模板法,以不同碳源合成的碳球为模板,制备空心核壳结构NiCo2O4。这种特殊的结构可以为进入材料的电解质离子提供低电阻路径和短路径,从而大大促进内部结构中的法拉第反应。所制备的电极材料,在电流密度为0.5 Ag-1的条件下表现出706.61 F g-1的高比电容。当电流密度增加到20倍时,比电容为515.19 F g-1,电容保持率为72.91%。同时在电流密度为10 A g-1的条件下进行1000次充放电循环后,比电容保持率为87.25%。而以葡萄糖和蔗糖为碳源制备的碳球模板所合成的NiCo2O4电极材料的循环稳定性能达到101.11%和 100.56%。采用原位生长法,将NiCo2O4电极材料直接生长到集流体的表面,并在不同的煅烧温度下进行煅烧实验,不仅简化了电极制作的流程,而且泡沫镍基体起到了有效的载体的作用,增加了导电性,为进入材料内部的电解质离子提供低电阻路径和短路径,降低了阻抗,而且同时,微米化的尺寸大大缩短了电解质离子进入微米结构内部的路径,极大促进了法拉第反应在内部结构的进行。当煅烧温度为300℃时,样品的电化学性能表现较为优异。在0.5 Ag-1的电流密度下,它表现出了 1800F g-1的高比电容。当电流密度增大到10Ag-1后,比电容仍然高达1320 F g-1,尽管电容保持率为72%,但是其在高电流密度下的比电容仍然具有优异的性能。