全球变暖和化石燃料的枯竭严重威胁着人类可持续发展。超级电容器受到广泛关注,电极材料是决定超电性能的关键,开发新型廉价、高能量密度及高稳定性电极材料是目前研究重点。过渡金属氧化物是非常有前景的电极材料,但其循环及倍率性能不太理想,然而形貌独特的过渡金属氧化物能显著提高其电化学性能。本文旨在探索用简易方法制备独特形貌的过渡金属氧化物,系统研究微纳结构与电化学储能关系,使过渡金属氧化物在储能中更好的应用。本文内容主要包括以下几点:（1）V₂O₅形貌可控制备及其超级电容器性能研究。通过无模板水热法控制溶液浓度,合成三维V₂O₅纳米结构。研究不同形貌V₂O₅超电性能,分析V₂O₅孔径、比表面积与其超级电容器性能的关系,得出结构优化策略。用由超薄纳米片形成的核壳结构V₂O₅（V₂）和桂花衍生的碳材料（ODCSC）组装了水系非对称超级电容器（ASC）。V₂//ODCSC ASC在3.0 A g^-1时循环2000圈后,电容保留90.6%。制备的ASC能点亮LED灯泡,说明该材料在发展高性能超级电容器方面具有很大的潜力。（2）栗子壳状Li₄Ti₅O₁₂中空球与花朵状Li₄Ti₅O₁₂-Gr复合材料的制备及其超电性能研究。三维金属氧化物可进一步提高材料超电性能,层状的结构使其具有更宽广的内部空间,使得电解液易渗透。本文使用简单水热法制备三维Li₄Ti₅O₁₂中空球与花朵状的Li₄Ti₅O₁₂-Gr复合材料。由于Li₄Ti₅O₁₂独特的结构特征和特殊组成,使其具有大比电容。我们制备了基于Li₄Ti₅O₁₂和通过燃烧法制备氮掺杂氧化石墨（NGO）组装的水系非对称超电,Li₄Ti₅O₁₂//NGO ASC具有高功率密度。此方法在制备新型金属氧化物中空材料中是通用的。另外,我们制备的三维花朵状Li₄Ti₅O₁₂-Gr在1.0 A g^-1时,电容达到706.5 F g^-1。由松针衍生的蜂窝状碳纳米孔（PNDCN）,在1.0 A g^-1时电容达314.5 F g^-1。二者匹配的ASC具有高的功率密度及循环稳定性。此工作操作简单,成本低且环保,为制备新一代高性能超级电容器提供了可行方案。（3）Gr-WO₃复合材料的制备及其超电性能研究。通过水热法成功制备高比容量的复合材料,WO₃纳米颗粒均匀分散在Gr上。Gr-WO₃应用在超电中具有优异的倍率性能和良好的循环稳定性。Gr-WO₃材料超电性能的增强不仅归功于其比表面积大,还由于它的优良电导率能够有效促进电荷传输和电解质扩散。该合成方法可扩展到制备其它过渡金属氧化物/石墨烯基复合材料,提高其在储能中的电化学性能。