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超级电容器具有充电时间短、功率密度大、循环性能好和安全性能高等优点,在军工、能源汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。开发高性能的电极材料及非对称器件是拓展超级电容器应用的关键。近年来,学术界对电极材料进行了大量研究,具有赝电容特性的金属氧化物、氢氧化物表现出明显高于双电层碳材料的比电容。然而,由于它们自身导电率低、比表面积小,不利于电子/离子的快速传输,使材料的实际比电容远低于理论值;通过小尺寸纳米化可有效增大活性面积,但纳米结构的脆弱使倍率性能和大电流下循环稳定性难以得到保证。为了解决这些问题,本文设计了一种含氧空位层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）纳米片构建三维多孔结构电极材料,并提出了一种电化学辅助金属-有机框架（MOFs）衍生LDH材料的制备新思路。首先通过液相沉积法在泡沫镍三维导电骨架上生长出Co-MOFs,然后利用离子交换得到双金属Co Ni-MOFs,最后通过电化学转换合成了含氧空位Co Ni-LDH纳米片构建的三维多孔结构。探究了氧空位的形成机理,分析了电化学性能增强的内在原因;以Co Ni-LDH为正极材料,石墨烯凝胶为负极材料,组装了非对称全固态超级电容器器件,并对其电化学性能进行了系统研究。主要内容概括如下:（1）通过室温液相沉积法,研究了三维泡沫镍负载Co-MOFs纳米结构的制备,并探讨了反应参数（反应溶液浓度、时间等）对Co-MOFs产物的形貌及电化学性能的影响。结果表明,当二甲基咪唑和六水合硝酸钴浓度分别为0.8 M和0.1 M,液相反应时间为5 h时,Co-MOFs亚微米厚薄片十字交叉结构在泡沫镍骨架上生成,且两者具有强界面结合力。电化学测试表明,优化的Co-MOF电极材料在电流密度0.5 m A cm-2时比电容为600.9 m F cm-2;当电流密度增大20倍,电容值降低到386.2 m F cm-2。在高电流密度20 m A cm-2下,充放电循环4,000次后,电极材料的库仑效率高达94.2%,但比电容保持率仅为初始值的56.2%。我们探讨了泡沫镍负载Co-MOFs电极材料倍率性能和循环稳定性差的原因。（2）在优化Co-MOFs材料的基础上,提出了离子交换结合电化学辅助的制备新思路。即:采用离子交换将Ni2+离子引入到Co-MOFs材料中,置换出部分Co2+转化为双金属Co Ni-MOFs,然后通过微电流电化学循环成功将Co Ni-MOFs转化成含氧空位LDH纳米片构建三维多孔结构的电极材料。探讨了氧空位的生成机制及其对电化学储能性能的影响。结果表明,纳米片的形成极大地增加了电极材料与电解质的接触面积,缩短电子/离子之间的传输距离,同时氧空位的出现增加了电极材料的活性位点,有效地提高电极材料的电导率,极大地降低了电极材料内阻。当电流密度1 m A cm-2时,Co Ni-LDH电极材料的比电容为3688.6 m F cm-2,大约是Co-MOF电极比电容的7倍。在高电流密度20 m A cm-2下循环充放电10,000次后,电极的比电容保持率为87.1%,且库仑效率高达92.1%。以Co Ni-LDH为正极、石墨烯凝胶为负极组装了非对称全固态超级电容器,其能量密度高达114.3 m Wh cm-3(功率密度为2.7 W cm-3)。该研究证实了这种新制备方法的有效性,为高性能LDHs超级电容电极材料的设计提供了一种有效途径。