水系电化学储能器件如混合型超级电容器和金属离子电池等是目前研究的热点，有望成为下一代高比能量的储能和供能装置，在轨道交通、可再生能源、和电动汽车等领域具有广泛应用前景。然而，目前水系混合型超级电容器和金属离子电池在能量密度、工作电压和循环寿命等方面离实用化仍有较大的差距。提高它们的性能关键在于高性能、低成本电极材料的研发和器件系统的设计。最近几年，我们针对储能电极材料的荷质传输、表/界面反应和电极材料与电解液理化性质的精确匹配等储能领域科学问题，系统研究金属氧化物和碳基纳米材料的构效关系及其调控规律，并将其应用于设计和研制高性能电极材料，通过调控氧缺陷与微观结构、构筑异质结构和改善电极/电解液界面反应动力学条件，实现储能电极材料的理性设计合成和性能调控，构建了系列高性能的柔性准固态非对称超电容器件和金属离子电池，取得了重要研究进展。