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近年来,金属离子二次电池以能量密度高、设计灵活等优势主导了便携式电子产品市场,并不断向动力电池和大规模储能领域拓展。但是,其功率密度较低,无法满足瞬间高功率设备的使用要求。同时,安全性、生产成本和回收等问题尚未得到有效改善。与此相比,基于有机电活性物质的电化学储能器件不仅具有与金属离子二次电池相媲美的能量密度,且表现出高的功率密度。然而,有机电活性物质在电解液中的高溶解性,导致循环寿命短。针对上述问题,本论文主要围绕设计构建低成本、高安全性、长寿命的基于有机电活性物质的电化学储能器件,在材料的设计制备、储荷机理、电解液的开发选择以及器件的优化构筑等方面开展研究。（1）基于高浓水系电解液的钠离子电容器构建及性能研究:由于高浓电解液中自由水分子的减少,制备的17 m(mol kg-1)的高氯酸钠（Na Cl O4）电解液工作电压可达2.75 V。电化学研究表明:聚酰亚胺（PI）负极可与钠离子进行快速可逆的烯醇化反应。由于电解液中水分子活度低,离子电导率高,且PI在高浓水系电解液中溶解度低,可表现出优异的倍率性能和循环寿命。同时,提出了将高浓水系电解液应用于钠离子电容器的新策略,以多孔碳微球（PCMS）作为电容型正极组装的水系PI//PCMS钠离子电容器具有2.0 V的工作电压,基于正、负极活性材料质量和的最大能量密度为46.5 Wh kg–1,最大功率密度为8.9 k W kg–1。（2）层状MnO2/CNTs复合材料的制备及水系钠离子电容器构建:增大电容型材料的比电容是提高钠离子电容器能量密度的有效方法之一。在酸性条件下回流制备了层状MnO2/CNTs复合材料。电化学研究表明:在宽电位区间内,由于钠离子在MnO2层表面的氧化还原反应和层间的插入/脱出行为,表现出比碳材料更高的比电容,揭示了不同电位下电极的相界面物化性质。当电流密度为0.5 A g–1时,其比电容为322.5 F g–1。同时,层间少量结晶水分子的存在避免了充放电过程中材料结构的塌陷,增强了材料的循环稳定性。与PI负极构筑的水系钠离子电容器工作电压为2.2 V,最大的能量密度和功率密度分别可达58.8 Wh kg–1和11.0 k W kg–1。经10 000圈循环后,其容量保持率约为77.2%。（3）基于氮氧自由基聚合物（PTMA）正极的新型水系铵双离子电池:为了避免高浓度电解液对集流体的腐蚀,提高安全性能,构筑了基于有机聚合物的水系铵双离子电池。研究表明:PI负极在1 M（NH4）2SO4电解液中具有优异的电化学性能。当电流密度为0.5 A g–1时,比容量为157.3 m Ah g–1,当电流密度增大到10 A g–1时,其比容量可保持为107.7 m Ah g–1,说明其具有好的倍率性能,这主要归因于NH4+小的水合离子半径、高的极化程度及强的亲和力。此外,PTMA下垂的自由基官能团和SO42–高的离子电导率,使其表现出快速的充放电能力,当电流密度增大20倍,其比容量保持率约为78.5%。采用Mott-schottky曲线拟合揭示了正、负极材料的储能机理,并通过原位电压检测方法,阐明了正、负极材料之间的质量匹配原则。最后,构筑了PI//PTMA铵双离子电池,其实际工作电压为1.9 V,最大的能量密度和功率密度分别可达51.3 Wh kg–1和15.8 k W kg–1。（4）亚甲基蓝功能化石墨烯复合材料的制备及混合离子电容器的构建:改变电解液p H值不仅可以扩大电极材料的选择性,还可以降低或提高电解液的分解电位。通过水热法制备了亚甲基蓝功能化石墨烯复合材料。在酸性电解液中的电化学性能研究表明:该复合材料在正电位区间具有高的比电容(317.5 F g–1)。同时,得益于亚甲基蓝与石墨烯之间大的π共轭作用及静电作用,该复合材料表现出长的循环寿命。通过循环前后的测试分析,明确了电极/电解液界面稳定性对电极材料电化学性能的作用机制。与高比容量的PI负极匹配构筑了基于非对称电解液的水系混合离子电容器。由于正、负极电解液的p H不同,所构筑的混合离子电容器的工作电压可达1.9 V,正、负极材料快速可逆的氧化还原反应使得混合离子电容器具有48.6 Wh kg–1的最大能量密度和19.0 k W kg–1的最大功率密度。（5）准固态电解质对PI正极循环稳定性的影响:为了缓解有机电活性物质的溶解性,增大电极材料的选择性,制备了基于多孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（P（VDF-HFP））膜的钠离子导体凝胶电解质。以PI作为正极材料构筑了准固态钠离子电池。研究表明:凝胶电解质中相互交错的多孔结构不仅可以充分地吸收电解液,供给电极材料电化学反应所需的电解液离子,而且可以束缚溶解的电活性材料,阻止其穿梭到另一极,进而增强有机电活性物质的循环性能,提出了改善有机电活性物质溶解性问题的新方法。在0.2C的低电流密度下,经过1000圈循环,其容量保持率可由50.6%提高至80.4%,在10C的高电流密度下,其容量保持率可由70.5%提高至90.2%。