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超级电容器和锂离子电池是最有前景的环保型可再生能源存储和转化装置,但是随着它们在便携式电子器件和电动/混合动力汽车中的广泛应用,人们对其电化学存储性能提出了更高的要求。众所周知,电极材料是决定锂离子电池和超级电容器性能优劣的关键因素,因此大量的研究者们致力于开发新一代高性能电极材料。钴镍基化合物具有价格低廉、来源丰富、理论比容量高等优点,是一种非常有前景的电极材料。三维自支撑复合体作为电极材料既可以缩短电子与离子的传输路径,又能增大活性材料与电解质的有效接触面积,从而有效地提高材料的电化学性能。基于以上分析,本论文的研究内容分为以下三个部分:1.泡沫镍作为基底和镍源,通过简单的水热方法,在其上原位生长Ni3S2纳米棒阵列,合成Ni3S2/NF复合体,这种三维自支撑复合材料可直接作为超级电容器的电极材料,在2 MKOH电解液中,电流密度为1Ag-1时,复合体的比容量高达812Fg-1,具有较好的电化学性能。同时通过调控水热温度,研究了不同水热温度对复合材料及其电化学性能的影响。2.用“一步”水热的方法制备出新型的NiCo2S4/碳布复合材料(NCS/CC),将其用作超级电容器电极材料进行电化学性能测试,研究结果表明:NCS/CC复合材料拥有较高的放电比容量、优异的倍率性能和稳定的循环性能。在电流密度为1 Ag-1时比容量高达1411F g-1,电流密度增大到20 A g-1时,比容量仍可达到1062 Fg-1,在电流密度为20 Ag-1时循环2000圈,比容量可以达到初始容量的85.5%。3.用简单的水热及后续焙烧的合成方法,将具有分级结构的多孔NiCo2O4纳米片生长在导电碳布基底上(NCO-PSA/CC)。将其作为自支撑结构的锂离子电池负极,NCO-PSA/CC材料表现出优异的电化学性能,包括高的比容量(在电流密度为500 mAg-1时,首次放电容量为2090.8 mAh g-1,容量可以稳定在1687.6 mAh g-1),优异的倍率性能(6000 mA g-1时,放电容量高达375.5 mAh g-1)和优良的可逆性(库仑效率约100%)。这种突出的性能可以归功于材料高的导电性以及其三维多孔结构,这不仅确保了锂离子和电子的快速传输通道,也缓解了嵌锂过程中巨大的体积变化。