超级电容器作为一种新型绿色储能元件，具有电容量高，循环使用寿命长和充放电快速等优点，有望广泛应用于便携式电子产品、混合动力汽车、工业风能太阳能发电和能量存储领域。然而，由于超级电容器自身的能量密度低和制备成本高等缺点，限制了其在大功率储能装置上的进一步应用。为了克服这些技术壁垒，目前的研究重点是开发高性能的电极材料。在众多的电极材料中，过渡金属氧化物虽具有超高的理论比电容，但是由于其比表面积低、导电性差等缺陷限制了其商业化应用。鉴于此，本文设计和开发了具有新型纳米结构的金属氧化物及金属氧化物/碳复合材料，通过将过渡金属氧化物的高赝电容与碳材料的高比表面积/高导电性相结合，在纳米尺度上实现对过渡金属氧化物的形貌及其复合材料的结构的优化，增大金属氧化物的比表面积和导电性，提高电极材料利用率，得到具有优异电化学性能的金属氧化物基电极材料。本文的主要工作如下:　　 (1)创新性地采用双模板（PluronicF-127为软模板，纳米硅球为硬模板）辅助的水热法制备了空心二氧化锰纳米球。通过改变软硬模板剂的浓度比，简便地控制了二氧化锰纳米球的表面形貌，得到了分级结构（海胆状、花状）和无分级结构的空心二氧化锰纳米球。利用扫描电镜、透射电镜、x射线衍射、N2吸附-脱吸附、循环伏安、恒流充放电和阻抗等测试研究了二氧化锰纳米材料的形貌对其电化学性能的影响，发现空心结构和表面发散生长的二氧化锰海胆刺阵列赋予了海胆状二氧化锰纳米材料最高的比表面积(233.4m2g-1)，并且显著提高了二氧化锰电极材料的电化学性能，使之具有最低的内阻，最高的比电容（电流密度为0.1Ag-1时，比容量为266.6Fg-1）和最好的循环稳定性（充放电循环1000次，仍保留86％的初始比电容）。　　 (2)采用简单的三维导电包覆法，在海胆状二氧化锰纳米球的表面均匀地包覆了一层导电性高的碳纳米管网络，得到碳纳米管/海胆状二氧化锰复合材料。利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法考察了复合材料的电化学性能。结果发现，碳纳米管/海胆状二氧化锰复合材料在0.1Ag-1的电流密度下比容量高达320.2Fg-1，充放电循环1000次后保留了95.8％的比容量。　　 (3)以分级多孔碳为基体，通过简单的一步水热法制备了具有特殊核壳结构的氢氧化镍/分级多孔碳纳米球复合材料，其中核心是氢氧化镍，内壳层是具有介孔壁的多孔碳球，外壳层是薄片状的氢氧化镍。通过电化学性能测试，发现核壳结构的氢氧化镍/分级多孔碳复合材料具有优异的电容性能，在5mVs-1的循环扫描速率下的比电容高达2952Fg-1，并在循环充放电1000次后仍能保持81％的初始比电容。