近年来,随着柔性可穿戴智能电子设备的发展以及电动汽车的推广,传统锂离子二次电池由于安全性和功率密度低等问题已不能满足实际需要,人们亟待需要一种安全可靠且能快速充放电的能量存储器件。超级电容器,由于具有快速充放电、循环寿命长和安全可靠等性能优势而受到了人们极大的关注,并且有可能发展成为下一代主流能量存储器件之一。根据超级电容器储能机理,可以将其分为双电层电容器和法拉第赝电容器,其中赝电容器主要通过在电极材料表面或者近表面发生法拉第反应储存能量,因此相较于双电层电容器具有更高的能量密度,更能满足人们实际需要。四氧化三钴（Co₃O₄）,作为一种重要的超级电容器赝电容电极材料,具有非常高的理论比容量(3560 F g^-1),且相对于锂离子电池具有较大的价格优势。但是,Co₃O₄作为一种金属氧化物,存在导电性较差,材料利用率低,实际容量远远低于理论容量等问题。因此,进一步探究造成其容量较低的原因并对其进行改进对于提升超级电容器的实际应用具有重要意义。在本论文中,以Co₃O₄为研究对象,通过严格控制实验参数,制备具有不同结晶性的Co₃O₄电极材料,运用动力学分析探究晶粒尺寸对其电化学性能的影响。然后,通过优化实验参数,制备具有良好电化学性能的电极材料。主要研究内容如下:（1）通过水热合成法首先合成四氧化三钴的前驱体,在随后的退火过程中,通过控制退火温度得到不同结晶性的Co₃O₄。结果表明,随着退火温度的升高,电极材料的宏观形貌几乎没有变化,但其晶粒尺寸会变大,电化学储能性能急剧下降。在1 mV s^-1的扫速下,退火温度为300、350、400°C的样品的比电容分别为855、642、296 F g^-1。通过对其电化学数据进行动力学分析,可以发现退火温度对电极材料电化学性能的影响主要有两方面:一方面,退火温度升高会造成电极材料受扩散控制过程贡献容量的减小,这可能是由于晶粒增大,晶界减少,电解液难以浸入晶界或者晶粒内部导致的;另一方面,退火温度升高会造成电极材料表面孔径尺寸增大,比表面积以及表面氧空位含量减少,导致电解液与电极材料接触面积减少,表面反应位点数量降低,最终使得表面氧化还原反应强度下降,表面电容急剧下降。最终,扩散容量和表面电容的下降造成了电极材料整体电化学性能的降低。（2）通过在前驱溶液中加入氯化钯,水热之后得到含有钯掺杂的氢氧化物前驱体。然后在氩气保护气氛下退火,进一步得到Pd掺杂的Co₃O₄（Pd-Co₃O₄）电极材料。随后的XRD和TEM表征表明,钯掺杂可以明显的降低Co₃O₄的晶粒大小,使得无定形区域增多,结晶性急剧下降。电化学测试表明,这种晶粒尺寸较小且无定形区域较多的Co₃O₄相较于晶粒尺寸较大的Co₃O₄具有更小的电荷转移电阻,更高的倍率性能。同时,它具有较高的比容量(在1 A g^-1电流密度下,其比电容为1340 F g^-1,面电容也达到了4.5 F cm^-2),高于大部分已报道的钴基类电极材料的比电容。另外,我们将其用作正极材料,碳布用作负极材料组装了一个非对称电容器,非对称器件表现出了4.3 mWh cm^-3的高能量密度,并且将其用作电子表的腕带可以驱使一个电子手表正常工作,展现了一定的柔韧性,具有较高的实际应用价值。