随着化石燃料资源的日渐枯竭和对环境保护的日益重视,开发出具有能量密度高、高功率的可替代能量存储和转换装置引起了人们的重视。超级电容器由于具有功率密度高、循环寿命长、工作电位宽和温度范围可操作性大等特点,在能量存储装置方面的研究受到了广泛地关注。电极材料作为超级电容器的关键要素,一直吸引着广泛的研究兴趣,而碳材料由于其优异的导电性、大的表面积、良好的化学稳定性,已广泛地应用于电极材料。多孔的碳化物衍生碳材料较之于传统的多孔碳材料,具有更高的孔隙率和更佳的导电性。现有文献报道的多孔碳化物衍生的碳,其存在的形式主要是粉末、涂料和薄膜,不能独立地作为电极材料来使用。当作为电极材料使用时,必须借助于聚合物粘接剂来制备完整的电极,因此较大幅度地降低了整个装置的电化学性能。在自支撑电极材料的制备中,静电纺丝已成为一种成熟的制备技术。本论文主要以静电纺丝,碳热还原等工艺技术来制备柔性、耐火和导电的碳化钽/碳复合纳米纤维(TaC/CNFs)膜。此外,经静电纺丝、高温碳化、金属离子刻蚀的工艺路线合成了一系列柔性多孔的碳化钽/碳复合纳米纤维(P-TaC/CNFs)膜,以此为电极材料成功地制备了一系列柔性超级电容器,并对其电化学性能进行了较系统地研究。本论文主要分为如下两部分:1.将五氯化钽(TaCl5)、聚丙烯腈(PAN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶液,通过静电纺丝以及碳热还原工艺技术,制备了柔性、耐高温、导电的TaC/CNFs膜。同时,通过改变TaCl5与PAN的原料配比,可制备系列TaC/CNFs膜。通过透射电镜表征,研究发现TaC纳米颗粒在CNFs基质中均匀地分散。原子力谱学表明单根的TaC/CNF具有高的杨氏模量(高达502 GPa)。电化学测试表明,TaC/CNFs具有良好的导电性。与此同时,研究还发现TaC/CNFs膜具有优异的柔性,即使在180次循环弯曲后,也没有观察到明显的裂纹,与没有弯曲相比电导率仍有55%的保留值。此外,热失重(TGA)研究表明TaC/CNFs膜在氩气气氛中具有高达1000℃的耐高温特性。2.在上述五氯化钽(TaCl5)、聚丙烯腈(PAN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)形成的混合溶液中,添加不同比例的六水合硝酸镍,通过静电纺丝、碳热还原、金属离子-助剂酸刻蚀工艺,成功地制备了多孔的高柔性碳化钽/碳复合纳米纤维。研究发现TaC成功地嵌入到PAN-基碳纳米纤维中,并使PAN-基碳纳米纤维形成了大量的中孔结构,致使这种复合纳米纤维的比表面积大幅度地提高,结果有利于电解质的扩散,从而提高了这种复合纳米纤维的电化学性能。研究表明:P-TaC/CNFs-2具有高的石墨化度;低的电荷转移电阻;良好的循环稳定性,在0.75 A/g电流密度下最高电容为210 F/g,在10000次循环后电容保持率高达95.4%,在1000 W/kg功率密度下能量密度为10.1 Wh/kg。