世界范围内的化石能源危机和温室气体效应推动了新能源技术的快速发展。而可持续能源的开发利用,给能源的存储和转换提出了更高要求。作为一种新型能源存储设备,超级电容器同时具有传统电容器高比功率和化学电池高比能量的特点,具有充放电速度快、环境友好、可靠性高、适应温度范围广的优点。电极材料作为超级电容器不可缺少的部分,是影响超级电容器性能的至关重要的因素。研发高性能、低成本、易加工的电极材料具有战略性意义。由于过渡金属离子有多个氧化态并且有较高存储电荷的能力,所以过渡金属氧化物作为典型的赝电容电极材料已经广泛应用于超级电容器。然而,高的电阻率、低的倍率性能和差的循环稳定性限制了它们的实际应用。本论文针对上述问题,采用原位生长的制备工艺与纳米结构的形貌设计相结合的方法,制备了高性能的赝电容电极材料。本论文的宗旨是提高电极材料的导电性和离子传输性能,增加电化学活性物质的利用率,从而有效改善电极材料的相关电化学性能。电化学测试的结果表明了本论文所介绍的电极材料具有优越的赝电容特性,相关演示实验也表明这些材料有望在超级电容器的实际应用中贡献力量。本论文的主要研究内容如下：1、纳米结构草酸镍的制备及其在超级电容器领域的应用。我们采用电化学阳极氧化的方法,制备了直接生长在三维泡沫镍骨架上的纳米结构的草酸镍电极材料,并对该材料以及组装的非对称型超级电容器进行了相关电化学性能测试。实验结果表明,该材料比电容可高达813.5 F g-1,循环10000圈后仍有92.5%的容量保持率。以该材料和活性炭分别为正、负极组装的电容器也显示了高的能量密度/功率密度和长的循环稳定性。2、纳米花瓣状NiO修饰的3D泡沫镍的制备及其在超级电容器领域的应用。金属氧化物具有较高的理论比电容,但是其赝电容特性在很大程度上受限于较低的电导率。我们通过阳极氧化与煅烧相结合的制备工艺,制备出3D纳米花瓣状的、直接生长在泡沫镍骨架上NiO电极材料。我们还通过控制煅烧温度来优化材料的电化学性能。480℃煅烧得到的NiO表现出最优越的赝电容性能,特别是倍率性能(电流密度增大25倍,电容保持率82%)和循环稳定性(30000圈后仍有较好的容量保持率)。基于该材料为正极、活性炭为负极的非对称型超级电容器也显示了优异的循环稳定性(10000圈后仍有91.3%的保持率)和高容量,可以驱动迷你风扇工作并使LED发光长达270 mmin。3、纳米结构草酸钴的制备及其在超级电容器领域的应用。作为储能器件的电极材料,草酸化合物逐渐崭露头角。我们通过一步阳极氧化的方法制备了原位生长在钴箔上的草酸钴,该材料可以直接作为电极材料使用。这种杂化电极显示了优越的赝电容特性。在充放电测试中,当电流密度为6 A g-1时,比电容可高达1269 A g-1。除此之外,当电流密度从6 A g-1增长到30 A g-1时,比电容保持率高达87.2%,显示了很好的倍率性能。更重要的是,即使稳定循环100000圈后,该电极仍然具有91.9%的电容保持率。另外,以该电极材料和活性炭分别为正、负极组装的电容器也显示了优越的能量密度和功率密度,以及实际应用的潜力。