能源存储器件,尤其是超级电容器,已经在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,例如电子器件领域,交通工具等的领域。本文主要以钴酸盐金属氧化物作为电极材料,探索了这些纳米结构大面积可控生长的方法,并从器件的电极结构的设计,器件构造设计的角度出发,目的在于研制出高比电容和功率密度的超级电容器。所取得的主要研究成果可以归纳为如下：(1)利用简单的水热反应法,制备出了三维结构的海胆状NiCo2O4微米球,分析了这种纳米结构的生长条件,并提出了“纳米棒-稻草捆-海胆状球”的生长机理。通过三电极体系对所制备的NiCo2O4海胆球的电化学性能进行了测试和分析,在电流密度为1A/g和15A/g时,比电容可达到1650F/g和1348F/g,该结果与相关的报道相比具有明显的优势。结果表明所制备的NiCo2O4海胆球具有较高的比电容值,且NiCo2O4海胆状结构电极具有较好的循环稳定性和倍率性能。这些结果都显示出,采用水热法制备出的海胆状结构的NiCo2O4微米球具有较好的电化学性能,对于制备高性能超级电容器电极材料具有一定的借鉴作用。(2)为了进一步提高超级电容器的实际应用性,在上述工作的基础上,将NiCo2O4材料直接生长在具有自支撑的柔性泡沫镍基底上。三电极体系下,在2A/g时,比电容高达2681F/g。所制备的三明治结构的全固态柔性超级电容器在1mA/cm2时具有较大的面积比电容161mF/cm2,并且对器件进行不同的弯折数以及不同的弯折状态下,电容值仍保持一致,表现出极大的柔性以及循环稳定性。本项工作对于未来柔性、轻薄、高性能的能源存储器件的组装提供了很好的借鉴作用。(3)采用水热法在碳纤维布上大面积的生长出了CiCp2O4纳米线阵列,为了增大单位面积活性材料的利用率,增加器件的面积比电容值,合成了具有核壳结构的CuCO2O4碳布柔性复合电极。对所制备的两种柔性电极组装成液态两电极器件并进行电化学测试,结果表明,基于CuCo2O4@MnO2器件比基于CUCo2O4的器件具有更高的比电容值以及更好的倍率性能。采用PVA/KOH溶胶凝胶电解质制成了对称型的全固态超级电容器,器件表现出了良好电化学性能以及在不同弯曲状态下的高稳定性。这些结果进一步表明了本项工作所提出的这种复合电极的设计理念在其它的能量存储和转化系统中的应用潜力。(4)用水热法首次在镍丝基底上制备了NiCo2O4纳米片,并对其形貌和晶体结构进行了表征分析,将生长在基底上的NiCo2O4纳米片直接作为活性材料,制备出了同轴线状的柔性全固态超级电容器。对器件的电化学性能以及机械稳定性进行研究分析。线状器件在电流为0.08mA时体积电容高达10.3F/cm3,且具有较好的循环稳定性能。功率密度为17W/cm3时能量密度达到1.44mWh/cm3,比文献的相关报道值要高出48倍。对于相关工作的报道较少,因此本项工作具有原始创新性,对于微型电容器的结构设计及优化研究具有很好的推动作用。