随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展,对高性能储能设备的需求越来越迫切。现有的储能系统往往存在一些不足,比如超级电容器能量密度低、锌离子电池可逆性循环差、液流电池成本高等等。研究者们想要通过设计合理的电解液来改善以上各类储能器件的缺陷。其中,高浓盐作为电解液表现出本质安全、较宽的电压窗口,因此受到了人们越来越多的关注。本论文中,针对不同器件在储能机制和选择电解液方面的问题,我们设计了不同种类的高浓度水系电解液,并将其应用于高性能超级电容器、锌离子混合电容器以及锌溴电池中。具体研究内容如下:（1）设计了一种低成本water-in-salt硝酸钠电解液,用拉曼光谱分析和分子动力学模拟研究了不同浓度溶液中离子的溶剂化结构。电化学测试表明:构造的对称超级电容器可以在0-2.1 V的宽工作电压内正常工作,在1 A g^-1处显示出32.68 F g^-1的高比电容。此外,将其与已报道的水系高浓度电解液进行比较表现出优异的倍率性能和出色的循环稳定性。证实该电解液具有良好的电化学稳定性、低粘度、高电导率和低成本,是一种可用于高性能和超稳定的超级电容器的理想water-in-salt电解液。（2）制备了一种锌离子双盐water-in-bisalt混合电解液,即:1 m Zn（ClO₄）₂-17m NaClO₄。证实用该新型混合电解液组装的锌离子混合电容器可在几乎100%的库伦效率下促进锌的无枝晶沉积/剥离过程。利用分子尺度模型研究,表明这种出色的可逆性源于高浓度水系电解液中Zn²⁺独特的溶剂化结构。通过一系列的电化学性能测试,计算得到该混合器件可提供153 Wh kg^-1的能量密度,对应的功率密度为342 W kg^-1,并经历6000个循环后仍具有95%的容量保持率。（3）基于前面的实验充分证实了高浓缩盐在拓宽工作电压和提升能量密度方面有着显著的效果,接着在water-in-bisalt体系中引入第三种盐NaBr,形成所谓的water-in-trisalt,即:15 m NaClO₄-0.5 m Zn（ClO₄）₂-1 m NaBr。利用Br^-/Br₂可逆的氧化还原反应以及负极Zn²⁺/Zn可逆的沉积/剥离成功组装了一个简单且可扩展、低成本、无离子交换膜最小结构的锌溴电池。证明了该混合电解液不仅能够拓宽器件的工作电压,还可以使电极氧化还原反应的程度最大化;除此之外保护了锌负极,使Zn²⁺沉积/剥离过程的可逆性大大提高。