水系电化学储能器件作为一种发展历史相对较久的储能装置正随着能源体系变革浪潮的推进而迎来新的机遇和挑战,首先,与锂离子电池为代表的有机电解液储能器件相比,它具备许多独特的应用优势:较高的安全性,相对较低的生产成本和灵活多样的电极材料。水系电解液储能器件的上述优势更能满足日益多元化的社会储能需求,但目前水系电化学储能器件仍存在较多的应用缺陷,如电极材料制备繁琐,器件整体性能较差,电极结构稳定性较低等。因此,本论文从以上几点问题入手,开展了以下三方面的研究,对水系电解液储能器件的功能化以及相关电极材料的制备方法和条件进行了探索,论文内容主要包括以下三方面（1）我们首先设计制备了具有集成式电极结构的水系锌离子电池。以实验室常用的定性滤纸为基底材料,通过纤维素纳米纤维对其进行复合改性,使其成为一个兼具力学支撑和电池隔膜功能的基底,随后我们在该基底上采用简单有效的涂覆干燥方式,使得石墨纳米片通过范德华力与该基底结合为一体,接下来通过分步电沉积法将正极（聚苯胺）和负极（金属锌）活性物质分别沉积在该功能基底两侧的石墨纳米片集流层上,从而得到一个集成式的柔性水系锌离子电池,该电池在电化学性能测试中不仅具备较高的能量密度和功率密度,同时由于独特的结构设计而具备了良好的柔性,可以在不同的机械变形状态下保持其电化学性能。（2）针对目前大部分金属硫化物基非对称超级电容器的电极材料制备繁琐,器件整体性能不够突出的问题,我们以碳布作为基体材料,分别采用原位硫化法和电化学活化法,制备了Ni₃S₂基集成式正极和一体化碳布负极,并将二者组装为非对称超级电容器进行了一系列电化学测试,由于整个电极材料中不存在粘结剂和导电剂等附加材料,并且具有良好的电极结构,因此组装的非对称超级电容器不仅具备很好的倍率性能和循环性能,而且整个制备过程较为简便易行,成本较低,具备实际生产应用的潜力。（3）以来源丰富价格低廉的高筋小麦粉为原料,通过创新性的采用高温碳化与后期电化学活化处理相结合的方法制备了可用于超级电容器活性物质的碳材料。不同于单纯淀粉的碳化,由于高筋小麦粉中蛋白质大分子在碳化过程中起到了提高材料石墨化程度,为样品提供力学强度等作用,使得碳化后的样品能够保持初始形状并可用于进一步的电化学活化处理,最终制备得到的碳材料电化学性能出色,在1M H₂SO₄电解液中,1A/g的电流密度下具有361F/g的质量比容量。