混合电容器结合了电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度,是一种具有优异电化学性能的新型能量存储装置。现有的锂离子混合电容器、钠离子混合电容器都是基于单价离子的转移进行储能,存储一个单价离子可以存储一个电子。相对于存储单价态离子,存储多价态离子可以一次存储更多的电子进而存储更多能量。所以将多价态离子存储理论应用于混合电容器,可以提升其电化学性能。本论文首次将多价态离子存储理论应用于混合电容器,制备出新型锌离子混合电容器,并研究其储能机理,同时对电解液和正极材料进行成分设计,进一步提升体系的电化学性能。本论文基于二价锌离子的多价态离子存储理论,采用锌盐水溶液作为电解液,开发出三种正极材料的锌离子混合电容器。负极采用具有双电层效应的碳材料,电解液离子在碳材料表面的脱吸附效率非常高,可以为体系带来高的功率密度,正极材料采用可以发生锌离子电池反应的锰氧化物与钒氧化物,二价锌离子在正极材料上插脱嵌锌离子会为体系带来较高的能量密度。另外由于体系内只有电解液中包含锌离子,所以本论文提出了在正极材料中预嵌锌离子以解决体系中不可逆锌离子消耗的方案,以进一步提升体系的稳定性。本论文对锌离子混合电容器电极材料进行设计与制备和电解液成分调控,使体系能量密度达到34.8 Wh kg^-1,功率密度达到13 k W kg^-1。通过物相表征对不同充放电态的电极与电解液进行分析,研究体系充放电机理,进一步改进体系电化学性能。对三种不同正极材料的锌离子混合电容器进行探究后,本论文发现二氧化锰做正极时,体系在三氟甲烷磺酸锌水系电解液中电化学性能最稳定,在5000圈循环后依然具有93.4%的容量保持率,五氧化二钒做正极时,体系在硫酸锌电解液中便可以实现6000圈循环97.3%的优异循环保持率,预嵌锌的锰酸锌做正极时,可以有效避免不可逆副产物对于体系锌离子的消耗。本论文认为水系锌离子混合电容器兼具高能量密度、高功率密度与优异的循环稳定性,同时具有安全、环保、廉价、易得等优点,可以作为一种有潜力的下一代储能器件解决方案。