超级电容器,相比较锂离子电池等储能装置,具有优秀的功率密度,良好的循环稳定性,较高的安全性等优点,并逐步成为一种高效新型的能量储存装置。随着人们对于超级电容器的深入研究,其在新能源汽车、可穿戴电子设备等领域有着极为广阔的应用前景。因此,如何从电极材料的选择和电解液的优化等方面来提高超级电容器器件的能量密度和电化学性能是目前研究的重点。本文主要内容包括:（1）以香蒲这种生物质材料为前驱体,经过碳化活化处理后得到一种氮掺杂的多孔纳米碳纤维。当电流密度为1 A/g时,其比电容高达214 F/g,展示出良好的倍率性能和循环稳定性。同时,我们利用这种电极材料组装成为一种对称超级电容器器件。当电流密度为1 A/g时,器件的比电容约达105 F/g,经过10000次循环,比电容几乎没有衰减,展示出了优秀的电化学性能。（2）在柔性钛箔上通过阳极氧化反应生长出TiO2纳米管阵列,经过热处理得到一种碳掺杂TiO2（C-TiO2）纳米管阵列。以这种柔性材料作为电极材料,PVA-H3PO4作为一种凝胶电解质,组装成一种对称柔性全固态超级电容器器件。同时,我们在电解质中加入少量的氧化还原介质对苯二酚（PB）。经测试发现,氧化还原介质的引入,使比电容增大五倍,有效提高了超级电容器器件的电化学性能,为改善超级电容器能量密度低的缺点提供了一种新路径。（3）分别以VN@C和V₂O₃@C作为正负两极,以PVA-Na₂SO₄做为凝胶电解质,组装成一种非对称超级电容器器件,其工作电压达1.8 V。当电流密度为1mA/cm²时,器件的比电容达448 mF/cm²,能量密度高达0.2 mWh/cm²。