由于微型电子元件产业的长足发展以及其在越来越多领域范围的广泛应用,可循环使用的能量储存电子器件已越来越被广大研究者们所关注。为了满足社会发展对于能源的需求,开发具有高比容量、高功率密度的能量储存器件成为当前研究的重点。在能量储存装置中,超级电容器作为应用最广泛的器件之一而备受人们关注。实际应用中,超级电容器与锂离子电池的能量存储机理不同,它们所表现出的实际使用性能也不相同,即超级电容器可以快速进行充放电过程,具有高功率密度,而电池则具有更大的容量,故常与后者配合使用以达到不同的应用目的。碳材料是超级电容器中应用较为广泛的材料之一,但因其理论容量较低而难以使电容器容量满足高比容量要求。过渡族金属氧化物作为电极材料,由于其与电解液中的离子发生可逆的氧化还原反应,因而具有较高的理论容量。但是,对于大块的活性物质,只有和电解液接触的表面才能参与反应,其它部分因受限于离子插入的深度,不能与离子接触参与氧化还原反应,这导致其不能被充分利用而成为所谓的死体积。为了解决这个问题,研究者们需采取将活性物质纳米化的方法减少死体积以提高其利用率。此外,通过涂布的方式将活性物质与电极结合在一起,需要加入绝缘的粘结剂,这也会造成死体积,并增加活性物质与电极之间的接触电阻。为了解决这些问题,本文通过原位生长将过渡金属氧化物与纳米结构的金属集流体结合在一起,有效地避免了由于使用绝缘体粘结剂所导致的接触电阻的提高,并通过合成适当的晶型提高离子在活性物质内部的传输。这些方法能够保证活性物质的利用率,从而获得具有较高电容量、能量密度以及功率密度的活性材料。本文包括以下两部分内容:1.探讨纳米结构对于集流体的影响随着活性物质的研究愈加深入,集流体的处理方法也愈加复杂,其目的都是为了增大集流体比表面积。本文以泡沫镍为例,探讨了通过简便的电化学腐蚀方法处理集流体,在集流体表面合成Ni纳米柱阵列,从而以增大其表面积。2.适当的MnO₂晶体结构对超级电容器性能的影响通过电沉积的方式在Ni纳米柱阵列集流体上生长层状结构的δ-MnO₂。在复合电极中,层状结构的MnO₂有利于电解液中离子的的扩散,降低电极与电解液界面处的电荷转移电阻,同时δ-MnO₂也可以与Ni集流体形成半共格界面,减少了活性物质与集流体之间的接触电阻。复合材料Ni/MnO₂ NCAs的电容可达到883 Fg^-1。