近几年来,随着科技的快速进步,人们对柔性储能器件的需求不断增长,而电极材料是影响各类储能器件的性能的关键因素。其中,碳材料和钴-镍基金属氢氧化物材料资源丰富、成本低、导电性好,已经获得大量研究。然而,碳材料较低的能量密度、钴-镍基金属氢氧化物较差的倍率性能和循环稳定性是阻碍它们广泛应用的关键性能参数。本研究通过原位水解的方法制备了倍率性能和循环稳定性优异的钴镍双金属氢氧化物(CoNi-DH)正极材料,然后通过两步活化法制备了高比容量的碳负极材料,并基于这些电极组装了高性能柔性超级电容器和Ni-Zn电池。论文具体研究内容如下:(1)在含Ni2+的四种溶液中,采用原位水解的方法诱导氢氧根离子与钴基金属有机框架(Co-MOF)的有机配体进行原位交换,成功地在碳布(CC)上构建了一种新型的紫藤花状微观结构的CoNi-DH。探讨了制备过程中使用的不同阴离子溶液对CoNi-DH电极形貌、层间距和电化学性能的影响。最优的CoNi-DH-S@CC(用NiSO4制备的CoNi-DH)作为一种新型电极具有高倍率性能(当电流增大15倍后只有13%的Cs衰减)和929.4 C g-1的卓越比容量,这明显超过另外三个CoNi-DH电极和其他类似金属氢氧化物。此外,以CoNi-DH-S电极为正极,制备的不对称超级电容器(ASC)具有204.8 C g-1的容量、42.5 Wh kg-1的能量密度、以及令人满意的循环寿命(7500次循环后的保留率为81.5%)。为了验证实际应用的可行性,基于CoNi-DH-S电极进一步成功地制作了准固态ASC,其展示出令人期待的应用潜力。(2)选用碳布为柔性基材,通过原位生长Co-MOF、随后在NiSO4和Al2(SO4)3混合溶液中采用水解交换的方法制备了具有三维多级结构的铝掺杂钴镍双金属氢氧化物(Al-CoNi-DH)微纳米片阵列,探索了 Al的投料量对于CoNi-DH电极材料的比电容及循环稳定性能的影响。当Al2(SO4)3的摩尔投料量是NiSO4的5%时,所制备的5%Al-CoNi-DH@CC在5000次循环后比容量最优(循环保持率为73%),且在1 mA cm-2电流密度下具有233.5 mAh g-1的高比容量。将5%Al-CoNi-DH电极应用于Ni-Zn电池正极后,组装的水系和准固态Ni-Zn态电池的最高比容量分别为264.0 mAh g-1和149.1 mAh g-1。这些结果验证了该电极在高稳定性Ni-Zn电池中应用的巨大潜力。(3)选用碳毡、大豆分离蛋白粉为原料,通过两步活化的方法制备了硫、氮共掺杂的活化碳毡(S,N-ACF),并将其作为负极材料应用于超级电容器。研究了碱活化和杂原子掺杂对于CF形貌和电化学性能的影响。所制备的S,N-ACF材料作为电极表现出333.0 F g-1的高比电容(1 mA cm-2时)、良好的倍率性能(电流增大10倍后,电容保持在初始电容的71%)、以及极佳的循环稳定性(在13100次循环后99.0%的电容保留)。以S,N-ACF为负极材料,组装的CoNi-DH-S@CC//S,N-ACF和5%Al-CoNi-DH@CC//S,N-ACF两种不对称超级电容器的比容量分别为215.0 C g-1和201.8 C g-1,能量密度可达44.5 Whkg-1和41.8 Whkg-1。此外,组装的准固态ASCs具有良好的电化学性能,表明S,N-ACF电极在高性能超级电容器制作上具有不错的应用潜力。