科技突飞猛进的发展,带来日趋严峻的能源危机及环境的极大破坏,迫切需要开发高效率、环境友好的电化学储能系统。超级电容器是一种兼备传统电容器与化学电池二者特点、弥补二者缺点的新型储能器件。开发低成本、高效率、绿色安全的电极材料是响应现代社会需求和应对新出现的生态问题的一大研究热点。同碳材料（活性炭、碳纳米管、石墨烯等）与导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）相比,双金属氧化物材料具有更高的能量密度和功率密度,然而其电导率和稳定性不能满足高性能储能器件的需求。目前研究者主要通过纳米化、复合化等手段对双金属氧化物材料进行改性优化,开发高效优质的新型超级电容器。本论文研究以Ni₃V₂O₈材料及其复合材料在超级电容器中的应用为研究核心,主要研究内容与成果如下:1、通过一步水热法制备不同形貌的Ni₃V₂O₈材料。通过改变结构导向剂调控Ni₃V₂O₈材料的形貌,研究不同形貌的电极材料的赝电容性能。其中,当采用乙醇胺作为结构导向剂时,得到三维（3D）花状Ni₃V₂O₈。相互交织的纳米薄片组成的花状结构,使Ni₃V₂O₈拥有相互连接的离子扩散通道。花状开放的结构使活性表面最大限度地暴露,有利于提升电化学性能。在1 A·g^-1电流密度下,花状Ni₃V₂O₈比电容高达810 F·g^-1,10 A·g^-1电流密度下循环10,000次后电容保持率达64.34%。2、通过简单的一步水热法进一步设计和构建新型三维花状Ni₃V₂O₈@CNTs。结果发现,Ni₃V₂O₈和CNTs的协同效应和花状结构赋予合成的Ni₃V₂O₈@CNTs超高比电容(1054 F·g^-1,1 A·g^-1),出色的倍率性能(10 A·g^-1下10,000次循环后容量保持率为89%)。此外Ni₃V₂O₈@CNTs与稻壳活性炭组装成非对称超级电容器时,该装置具有超高能量密度和功率密度(在795 W·kg^-1时为45.5 Wh·kg^-1,在30 Wh·kg^-1时为16.0 k W·kg^-1),在10 A·g^-1经10,000次循环后的电容保持率为81%,表现出极好的循环稳定性。3、制备Ni₃V₂O₈@石墨烯纳米材料。以Ni（NO₃）₂·6H₂O和NH₄VO₃为金属源,电化学剥离制备石墨烯为碳源,在乙二醇溶液中反应得到Ni₃V₂O₈@石墨烯。扫描电镜和透射电镜分析表明,Ni₃V₂O₈纳米粒子以均匀的尺寸锚定在石墨烯片上。在1 A·g^-1电流密度下,Ni₃V₂O₈@石墨烯比电容高达1664.2 F·g^-1,在10 A·g^-1下连续充放电10,000次后,其电容保持率高达91.2%。以稻壳活性炭材料为负极活性物质,Ni₃V₂O₈@石墨烯为正极活性物质,组装成非对称超级电容器,并对其进行电化学性能和电池性能测试。805 W·kg^-1功率密度下的能量密度高达48.3Wh·kg^-1。