能量存储在当今人类社会的重要地位不断推进着可持续、可再生能源的研究。因为超级电容器具有良好的脉冲充/放电特性、长时的循环寿命和较高的功率密度等优势，它作为电池和传统电化学容器的替代品引起了人们的巨大关注。这些优点对其实际应用有重要的价值，使得超级电容器成为电动汽车和电子设备中最有前途的辅助电源。然而，现阶段超级电容器的能量和功率输出水平还远不能满足日益增长的需求。为了实现高效率的能量获取，制备具有规则可控的纳米结构的电极材料是一个研究关键。因此，本论文的研究工作主要集中于对传统电容器系统和电极材料进行智能改良，包括一些可控的纳米结构赝电容的掺杂、石墨烯基材料的结构优化和具有高柔韧性的全固态柔性非对称超级电容器的组装。　　本论文的研究工作主要集中于以下几个方面：　　（1）通过简单的两步电沉积技术制备一种新型的片上长花的分等级形貌α-Co(OH)2。这种方法是基于先通过恒电流沉积生成一层直立排列、相互交织的Co(OH)2纳米片种子层，再通过恒电位沉积使得一部分纳米片发生二次生长，形成Co(OH)2微米花。这种特别的纳米结构的形成机理及其与形貌密切相关的超级电容特性被充分地考察。在给定的单位面积活性物质负载量下，通过200s恒电流沉积和300s恒电压沉积得到的电极能表现出高达1822F/g的比容量。且经过1000次恒电流充电/放电循环后电容量仍保持在91％。　　（2）非模板电沉积技术被用于在柔性碳织布基体上合成分等级Co(OH)2片上长花结构。这种特殊结构Co(OH)2在固态两电极体系中能够传递出高达1482F/g的比容量。同时，分等级Co(OH)2电极和新型多孔石墨烯纸被用于组装柔性非对称超级电容器，表现出了较高的比能量和突出的循环性能。　　（3）通过非模板法在碳织物上制备一种高度规则的介孔NiCo2O4纳米结构，产物呈现出一种特别的分等级结构。其中大量翅膀状二次生长的纳米片能够缩短电解液离子的扩散路径，简化物质的传递过程。此外，通过后续冷冻干燥处理得到了一种新型的、能独立支撑的、具有多孔交联网络结构的石墨烯纸。确保了石墨烯表面能够充分地与电解液接触，并为电荷传递反应提供了更大的表面积。并对由石墨烯纸作阴极，NiCo2O4/CC作阳极，PVA-LiOH凝胶作电解液和隔膜的不对称超级电容器进行研究。使得两种组分发生协同作用，为体系提供更优的倍率特性和循环稳定性。　　（4）密集排列的Co-Al水滑石纳米片与NiCo2O4薄片的壳核纳米级阵列，和冷冻干燥的石墨烯/多壁碳纳米管海绵被首次合成。由于分等级赝电容中两种直立排列的薄片状纳米晶体间充分的间隙和3D碳碳网络中石墨烯相互交联的结构，组装的对称电池能产生良好的电容行为和倍率特性。通过不对称电极间的互补作用，固态的非对称体系能传递出优异的循环性能、较高的能量与功率密度。这说明这种复合体系具有巨大的潜在应用价值。　　（5）在没有使用任何模板剂的条件下，通过简便的界面聚合法制备了新型的空心聚苯胺纳米胶囊。通过扫描与透射电子显微镜考察这种独特的纳米胶囊状形貌，并对合成机理进行了系统研究。在超级电容器电化学测试中，得到的聚苯胺纳米胶囊电极在电流密度为5mA/cm2下表现出了502F/g的比容量和优异的循环稳定性。证明其可作为超级电容器应用的理想材料。