随着科技的快速增长,能量密度高、充电时间短、循环性能长、安全性能高、生产成本低和环境污染小的电化学储能器件受到人们广泛关注。其中,超级电容器具有充放电速度快,功率密度高,循环稳定性好等优点,能够有效弥补电池储能装置的空缺。然而,超级电容器的能量密度较低,难以同时满足高能量密度和高功率密度的要求,极大地限制了其实际应用。作为超级电容器核心组成部分,电极材料决定能量密度。本文针对超级电容器能量较低的关键科学问题,利用海藻酸钠温和可控的胶凝特点,制备海藻酸盐电极材料,实现电极材料的结构裁剪和界面调控,提高电极材料的质量比容量,进而提升其能量密度。主要研究工作如下:1、提出原位还原和竞争交联的方法构建了Sn-Mo双金属氧化物/多孔碳复合材料（SnMo-O@P-HPC）。研究结果表明,SnMo-O@P-HPC复合材料具有独特的活性组分、丰富的活性中心和有序的三维孔道结构,在三电极体系中表现出高的比电容2121.3 F g^-1。将活性碳和Sn Mo-O@P-HPC作为负极材料和正极材料组装不对称超级电容器,在515.5和20900 W h kg^-1功率密度下,其能量密度分别为114.9 W h kg^-1和98.8 W kg^-1。并且,该材料显示出极好的稳定性,5000次循环后电容保持率高达92.5%。2、借助化学交联和高温硫化相结合的策略,创制了草莓状金属硫化物纳米颗粒修饰的N掺杂多孔碳材料（Ni₃S₂@Co₉S₈/N-HPC）。利用SEM、TEM、BET和XPS等表征手段对合成材料的微观结构和化学组成进行详细研究,结果表明所制备材料具有丰富的孔道结构,氮原子掺杂到多孔碳骨架中,金属硫化物为Ni₃S₂和Co₉S₈物种。在电流密度为0.5 A g^-1时,Ni₃S₂@Co₉S₈/N-HPC复合材料显示出1970.5 F g^-1质量比电容。10 A g^-1电流密度下循环5000次,电容保持率为89.5%。由Ni₃S₂@Co₉S₈/N-HPC-800正极材料和多孔碳（HPC）负极材料组装的超级电容器表现出较高的能量输出,当功率密度为263.3 W kg^-1时,能量密度为77.1 W h kg^-1,高于大多数文献所报道的数据。3、提出了高温磷化策略构筑Ni-Ni_xP_y@C核壳状纳米粒子修饰的P掺杂多孔碳材料（Ni-Ni_xP_y@C/P-HPC）。研究结果表明,所制备的复合材料具备快速的离子传输能力（P掺杂多孔碳）、高储能活性物种（镍和磷化镍）和良好的电荷转移能力（石墨化壳层）等优点。因此,Ni-Ni_xP_y@C/P-HPC电极材料表现优异的电化学性能。在三电极体系中,Ni-Ni_xP_y@C/P-HPC-900电极的比电容高达1275 F g^-1,而且该电极材料还具有着优异的循环稳定性:循环5000次后容量保持率高达92.5%。另外,由Ni-Ni_xP_y@C/P-HPC作为正极材料和活性碳作为负极材料组装的不对称超级电容器在250 W kg^-1时具有49.4 W h kg^-1的高能量密度。