水系纤维状储能器件安全、制备工艺简单、质轻、易于编制和能适应各种形变,是一类非常有前景的可穿戴器件。本论文中总结了水系纤维状超级电容器和电池的电极材料及研究进展。水系超级电容器功率密度高、循环寿命长且稳定性好,水系Ni-Fe电池安全、寿命长,能在苛刻条件下正常使用,但两者的能量密度都有待提高。我们通过提高电极材料的比容量来提高储能器件的能量密度,并以碳纳米管纤维(CNTFs)为基底实现柔性和可穿戴的目标。具体工作内容如下:(1)利用金属磷化物的高比容量和非对称结构的宽电压窗口来制备高能量密度的混合电容器。生长在CNTF上的磷化钴镍(NiCoP)纳米片阵列为正极,由于NiCoP电化学活性材料的高氧化还原活性和高度有序的纳米片阵列结构,该电极在电流密度为1 mA cm-2时比容量为0.711 mAh cm-2。赝电容型氮化钒纳米片为负极电化学活性材料,制备了电压窗口为1.6V的水系纤维状混合电容器。器件具有高比容量、能量密度和柔性。因此,在纤维状基底生长NiCoP纳米片是构造高性能的混合电容器件的一种可行的思路。(2)利用核壳结构的高载量来提高电极的比容量,以金属有机框架衍生纺锤状含碳α-Fe2O3为核,电化学沉积后退火得到的α-Fe2O3纳米颗粒为壳。这种核壳结构电极具有高比容量和倍率性能,在电流密度为8 mA cm-2时的比容量为1.133 mAh cm-2,在100 mA cm-2时比容量为8 mA cm-2时的83.49%。以该电极为负极,NiCoP/CNTF电极为正极,制备出输出电压为1.05 V的水系纤维状Ni-Fe电池,该电池具有较高的能量密度和功率密度。因此,以NiCoP为正极电化学活性材料,构建核壳负极结构是制备高电化学性能的Ni-Fe电池的一种有效的方法。