随着便携式电子设备及电动汽车产业的快速发展,绿色环保高效的电化学储能器件受到社会各界越来越多的重视。其中,锂离子电池与超级电容器因其杰出的电化学性能尤其受到学术界和产业界更多的关注。选择合适的电极材料是研制高性能电化学储能器件的关键,但是,商用锂离子电池采用的是理论容量只有372 mAh g-1的石墨负极,限制了其大规模的使用。因此,研究人员进行了大量的研究,旨在寻求高理论容量、低成本、环保、可替代石墨的材料。钴基氧化物因符合这些要求,被认为是很有前景的负极材料。然而,钴基氧化物负极在锂电应用中具有体积膨胀严重和循环稳定性较差的缺点。研究表明,通过制备特殊纳米结构、碳包覆以及引入高导电性金属等方法可以有效提高电极材料的导电性且缓解循环充放电过程中电极的体积膨胀。对于超级电容器,根据储能机理可以分为两类,即双电层与赝电容。现在商用的电容器基本属于双电层电容器,电极由碳基材料构成(碳气凝胶、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯)。但是,双电层电容器较低的能量密度严重制约了其广泛应用。相反,以钴基氧化物为电极材料的赝电容因为其快速可逆的法拉第反应,能提供较高的能量密度。因此,本论文的研究主要集中在通过构建独特的纳米结构电极,提高导电性、增加比表面积来实现更高的电化学性能。具体研究内容如下:论文第三章,我们通过静电纺丝及后续热处理工艺制备CuCo2O4@C复合纳米纤维,并以其为锂电负极测试其电化学性能。测试结果表明,首次放电容量达到1098 mAh g-1,首次库伦效率为75%。电流密度为100 mAg-1时100个循环后,电池放电容量仍然保持在592 mAh g-1。即使在电流密度升至4000 mAg-1情况下,电池放电容量也可达到294 mAh g-1。总而言之,复合电极的循环性能和倍率性能皆高于单一的CuCo2O4电极。论文第四章,我们在泡沫镍基底上通过简单的水热反应、电化学沉积以及相应热处理工艺制备CuCo2O4@NiCo2O4核壳纳米结构,并直接作为赝电容电极在三电极体系下测试其超电性能(避免了粘结剂的使用)。当电流密度为10mA cm-2时,复合电极的比容量可达到2029 Fg-1。同一电流密度下,经过4500个循环其比容量仍然保持在1548 Fg-1。即使电流密度从2增至30 mA cm-2,复合电极的容量仍能达到1551Fg-1(初始容量的61.6%)。相较单一CuCo2O4电极,其电化学性能较有明显地提高。