近年来,由于传统能源消耗加剧,环境污染日益严重。因此,寻找绿色可持续再生能源已变得至关重要。在各种储能装置中,超级电容器由于制备简单,绿色环保,快速充放电等优点引起人们的广泛关注。目前超级电容器已应用于各种混合动力公交车、便携式电子设备及微型储能器件等。过渡金属氧化物由于拥有高比电容、高功率密度、资源丰富、成本低廉等优势一直是人们研究的焦点。但是,大多数过渡金属氧化物在充电/放电过程中会产生大的体积膨胀或收缩,进而导致使用寿命下降。因此,设计和制备具有大比表面积或多组分的复合电极材料至关重要。本文以Co₃O₄纳米电极材料为研究对象,研究了合成产物的电化学性质,揭示合成产物形貌、结构和电化学性能的内在联系。主要内容如下:采用水热法制备了形貌和尺寸均一的Co₃O₄纳米针阵列。研究了反应时间对合成产物形貌及其电化学性能的影响。研究合成的Co₃O₄纳米针阵列的电化学性能。在电流密度为10mA cm^-2时,其面积比电容为2178.4mF cm^-2。在6000次循环后,其电容保持率为85.4%。采用两步合成方法制备了核壳结构的Co₃O₄@NiO纳米线阵列电极。首先在泡沫镍上生长了Co₃O₄纳米线阵列,然后在其上二次生长一层NiO纳米片。在电化学测试中,当电流密度为2mA cm^-2时,该电极材料的面积比电容达到2018.0F cm^-2。将其用作超级电容器的正极,活性炭为负极,得到的准固态超级电容器的工作电压窗口可达到1.5V。在功率密度为5.242W cm^-3时,其能量密度可达0.152mW h cm^-3。所制备的器件在10000次充放/电后,容量保持率为73.5%。通过液相合成法,在泡沫镍表面合成了一层Co₃O₄纳米片。将合成产物表面进行硫化处理形成Co₃O₄@Co₉S₈纳米墙结构。用合成的产物和活性炭分别作为正极和负极组装成非对称超级电容器,其电压窗口为1.5V。系统的测试结果表明,其具有优异的机械性能和良好的使用寿命（10000次循环容量保持率为86.5%）。其在14.99W cm^-3功率密度下,能量密度为0.416mWh cm^-3。且3个串联的器件能够点亮一个LED（3.2 V）5分钟。硫化物具有比氧化物更高的比电容,且合成的电极材料两个组元之间的协同效应更加便于离子和电子传输。