对下一代便携式和柔性电子设备(例如卷绕式显示器,光伏电池和可穿戴设备)的功率和能量密度需求的增加刺激了柔性、轻便和环境友好型的能量存储器件的发展。与传统电容器相比,柔性全固态超级电容器由于其重量轻,可变形,工作温度宽和功率密度高而引起了越来越多的关注。然而,目前仍存在着电子或电解质离子传输速率较慢,可变形能力不够,能量密度较低等问题。本文重点介绍了具有高能量密度和合适的导电多孔结构的柔性电极材料的制备与表征,以及这些柔性材料在提升超级电容器性能中发挥的重要作用。首先,以聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮为壳层,以聚甲基丙烯酸甲酯和石墨烯纳米片为核层,通过同轴纺丝及后续预氧化碳化得到了石墨烯纳米片/中空氮掺杂分级多孔碳纳米纤维无纺布(HN-CNF s/GNs)。聚乙烯吡咯烷酮用作氮源和造孔剂,在热分解过程中产生微孔,同时大孔通过碳纳米纤维的自身的网络结构形成,从而形成分级多孔结构。石墨烯纳米片在电纺纤维内部卷曲,但在碳化后自由膨胀并连接相邻的碳纳米纤维,在增强导电性的同时增大了与电解质离子的接触面积。当石墨烯纳米片的含量为2 wt.%时,对称的全固态超级电容器在2000次循环后具有90%的电容保持率和高倍率性能。此外,该器件还表现出最大值为6.3 W h kg-1的能量密度和7431.0 W kg-1的功率密度。该器件还具有出色的灵活性,即使在弯曲180°时也没有明显的电容衰减。其次,在上述工作的基础上以该无纺布为基底,采用酸氧化和电沉积法制备了氢氧化镍@碳纳米纤维(Ni(OH)2@CNFs)复合材料。分级多孔碳纳米纤维的高导电性网络结构有利于氢氧化镍纳米片的生长,氢氧化镍纳米片提供赝电容并缩短离子扩散路径,同时增大了活性材料和电解质的接触面积。当电沉积时间为30分钟时,复合材料在三电极体系1 A g-1的电流密度下表现出1333 F g-1的高比容量,在非对称两电极体系1 A 的电流密度下表现出139 F g-1的高比容量和优异的倍率性能,制备的柔性全固态非对称器件表现出最高26.2 W h kg-1的能量密度和7549.3 W kg-1的功率密度。本文提出的分级多孔结构、氮掺杂、高导电性网络、活性物质的均匀分布等思路有效提高了碳纳米纤维复合材料的电化学性能,构建的柔性全固态超级电容器在可穿戴微电子器件领域有较大的应用潜力。