随着工业化程度的提高,人类社会的发展对化石燃料的依赖加剧,进一步导致了环境恶化和能源危机。为缓解上述问题,人们提高了对绿色清洁能源的开发和利用,如风能、太阳能等。而电化学电容器作为一种适用于变电流储能的储能设备,有利于进一步提高能量转化效率和电网储能器件寿命。而开发一种具高能量密度和功率密度的电化学电容器核心在于电极材料的研究,过渡金属硫化物已经被广泛地用作锂硫电池和混合超级电容器的电极材料。其中,NiCo₂S₄（NCS）由于具有较窄的带隙宽度和多元储能位点成为一种热门的电极材料。然而,NCS的储能机制尚不明确,且它的合成方法主要有高温固相法和阴离子交换法,但前者合成的NCS颗粒尺寸大,需要进一步球磨,后者制备周期又较长。因此需开发一种既能缩短制备周期又能提高NCS的电化学性能的方法。此外,虽然NCS的带隙较窄,但它仍属于一种半导体材料,因此进一步与导电材料复合有利于它电化学性能的进一步提高。本论文主要通过一步水热法成功制得NCS电极材料,研究了它的电化学性能,并详细研究了它在碱性电解液中的储能机理。进一步采用一步水热法将NCS和石墨烯复合,提升了复合材料的电化学性能。论文主要研究内容如下:（1）采用一步水热法,通过调节尿素的用量来调控NCS的电化学性能。当尿素添加量为10 mmol和硫代乙酰胺的添加量为1 mmol时制得了含有硫空位的花状NCS样品（NCS-10）,在1 A/g的电流密度下,比容量可达453.50 C/g。将NCS-10作为正极与活性炭（AC）负极匹配制成混合超级电容器,最高能量密度27.77 Wh/kg,最大功率密度13440 W/kg。并且它在2 A/g的电流密度下经10000次循环后,仍可保持初始比容量的62.07%,表明合成的NCS-10样品具有良好的循环稳定性。在电化学储能器件领域中具有良好的应用前景。（2）NCS电极在三电极测试系统中存在初始比容量低而经恒流源充放电500圈后出现比容量的陡然上升的状况。为进一步探究NCS在碱性电解质中的储能机理,我们对以往提出的NCS的电化学反应方程式进行了分析总结,并通过电化学测试、形貌和结构表征以及能谱分析,研究了电解液中氢氧根与含硫空位NCS之间的相互作用,进一步与工业煤矿精炼中的电化学脱硫技术相结合,对NCS电极材料在碱性介质下的储能机制进行了修正。我们发现NCS材料在5 A/g的电流密度下达到276.50 C/g的峰值比容量是由于这期间发生不可逆相变生成镍钴双氢氧化物（NiCo₂-LDHs）导致的;而经10000次循环后其比容量仍保持在最高比容量的65.29%,这是由于NiCo₂-LDHs在之后的循环中稳定存在,且随着循环次数的提升,NiCo₂-LDHs的结晶度上升,导电性下降。本工作修正了NCS电极材料在碱性介质下的储能机制,有利于进一步指导NCS作为电极材料的合成与复合电极的设计。（3）采用一步水热法将NCS和还原氧化石墨烯复合（NCS/rGO）,通过调控水热过程中氧化石墨烯（GO）的添加量调控复合材料的电化学性能。发现当添加GO的量占总质量百分比为20%时,获得的NCS/20rGO样品电化学性能最优。此电极材料在2 mol/L的KOH电解液中,电流密度为1 A/g时,比容量达到518.09 C/g,比一元NCS的比容量（453.50 C/g）更高。此外,将NCS/20rGO作为正极与AC负极匹配制成混合超级电容器,最高能量密度可达32.44 Wh/kg,最大功率密度为12987.69 W/kg。此外,在校外实践环节中,我参与长春奥普光电技术股份有限公司与导师的合作项目,进行了光电仪器中备用电源电极设计,合成了针状MnCo₂O₄（MCO）及其复合AC电极材料。通过复合200 mg的AC,在0.5 A/g的电流密度下,将电极的比容量由一元MCO的79.20 C/g提升至复合后477.5 C/g。且复合电极在高质量负载下表现出优异的体积比容量（527.13 C/cm³）,进一步提高了实际电源电极在高负载条件下的有效利用率。