超级电容器以其高功率密度、循环稳定性好、环境友好等优点成为当下研究热点。但与锂电池与蓄电池相比,超级电容器的能量密度较低,这限制了其在大型用电设备中的应用。目前更多的商业用途是作为蓄电池或锂电池的辅助电源材料,以满足大功率的应急需求。如何进一步提高超级电容器的能量密度是一个研究难点。电极材料作为提升超级电容器性能的关键因素,设计和制备一个高性能的电极材料对于提高器件能量密度至关重要。双电层型电极材料具有高电导性、高比表面积、良好的循环稳定性和倍率性能,但是电容量不高。赝电容型材料具有高的电容量,但是循环稳定性和倍率性能较差。目前提高电极材料性能的有效方法之一,是制备双电层和赝电容材料的复合电极。本论文以碳材料作为基底并与赝电容材料进行复合,通过电极结构的设计与优化,制备三维、多孔、具有自支撑结构的复合电极应用于超级电容器中。具体研究内容如下:首先,采用碳布作为柔性基底,水热法生长NiS纳米花作为二级支撑结构,再通过电沉积技术在NiS纳米花表面制备均匀、垂直分布的NiCo₂S₄纳米片。通过自支撑的多级结构,有效防止纳米片自身的堆叠、团聚,实现高比电容量、高比表面积、良好的循环稳定性的复合电极的制备,并应用于水系非对称超级电容器中。在1 A g^-1的电流密度下,复合电极的比电容为2667 F g^-1。电极材料在10 A g^-1的电流密度下循环10000次后电容量保持在91.8%,展现出良好的循环稳定性。制备的水系非对称超级电容器的能量密度可达47.29 Wh kg^-1。其次,以连续的石墨烯片层为基底,碳管与氧化镍钴（CNT@NiCo₂O₄）作为支撑结构,将石墨烯与CNT@NiCo₂O₄以真空抽滤方式层层叠加,制备多孔、具有自支撑结构的复合电极。由于特殊的夹层结构,复合电极展现出优异的机械性能和可弯折性,经过100次弯折后,电极结构保持完整。电化学测试表明,复合电极材料在1 A g^-1电流密度下,比电容为257 F g^-1。