电化学储能装置在现代生活中扮演着极其重要的角色,被广泛应用于消费类电子、轨道交通以及电网平衡等多个领域。传统电极材料由于受到储量和可降解性的制约而难以满足绿色可持续发展的需要,因此,安全、可生物降解的可持续储能材料将是电极材料的发展方向,而具有氧化还原活性和较高理论容量性能的可再生生物质材料将具备极大的研究价值。本论文主要研究了胡桃醌复合材料及其衍生聚合物材料的储能特性,主要研究内容包括:(1)通过物理共混的方式制备了胡桃醌/活性炭复合材料,研究了组分比例和工艺参数对复合材料性能的影响。先用扫描电子显微镜和红外光谱对复合材料的形貌和结构进行表征,然后采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对其电化学性能进行测试。结果表明,当胡桃醌与活性炭按照1:3进行复合,并结合超声处理,在1 A/g的电流密度下比容量可达248 F/g,库伦效率达到89.9%,在测试过程中出现的溶解问题也明显改善。这主要是因为活性碳颗粒较大的比表面积为胡桃醌分子提供了良好的结构支撑,减少了局部团聚,而碳材料良好的导电性减小了活性材料与电解质的接触阻抗,充分发挥了胡桃醌分子的氧化还原特性。基于复合电极的扣式非对称超级电容器在0.6 A/g的电流密度下具有37.7 F/g的比容量,对应的能量密度可达7.5 Wh/kg并有较好的倍率性能。(2)通过原位化学氧化聚合的方式在活性炭颗粒表面引发苯胺单体发生聚合,制备了包覆效果良好的胡桃醌/活性炭/聚苯胺复合材料,考察了聚合条件和组分配比等对材料性能的影响。对复合材料的微观形貌、分子结构和电化学性能等进行表征分析,结果表明,得益于复合材料的多孔立体网络结构,其在1 A/g的电流密度下比容量可达307.6 F/g。同时,通过适当提高聚合过程中酸的浓度和活性炭的用量均有利于提高复合电极材料的容量性能。基于复合电极的扣式对称超级电容器在0.5 A/g的电流密度下比容量可达57.8 F/g,对应的能量密度可达8 Wh/kg。(3)通过水浴加热法制备了胡桃醌聚合物电极材料,研究了反应温度、反应时间、投料比例和催化剂等因素对产物的影响。通过红外光谱、热重分析等手段对产物进行了表征分析,并对复合电极的电化学性能进行了测试。结果表明,胡桃醌聚合物材料产率最高可达89%,对应的比容量为74.7 F/g,相较于单体溶解性和热稳定性均有所改善,尽管容量性能提升有限但是循环性能有一定提升。