超级电容器因兼具高功率密度、长循环寿命、高充放电效率以及免维护、绿色环保等优点成为一种被广泛关注与研究的新型储能元件。制备超级电容器的各组件中,电极材料是决定其电化学性能的主要因素,因而成为该领域的研究热点。活性炭是最早应用于制备超级电容器的电极材料,然而活性炭电极材料存在有效孔结构少、比电容低及成本较高等问题。本论文立足于生物质基原料,研究了碱预处理及活化过程对活性炭孔径结构的影响,制备了高比表面积、高介孔率的活性炭材料。在此基础上,将活性炭用于超级电容器的电极材料。此外,引入高比电容的法拉第赝电容材料钴酸镍,通过活性炭负载钴酸镍纳米颗粒的方法制备电化学性能优异的活性炭负载钴酸镍复合材料电极。主要研究结果如下:(1)碱预处理脱除木质素制备高介孔率、高比表面积活性炭。NaOH预处理促使木糖渣形成孔隙通道,有利于活化剂与原料接触。当NaOH预处理时间为4 h,磷酸与原料浸渍比4:1,温度500℃,时间为1h制备的活性炭具有发达的孔隙结构,其比表面积和总孔体积分别高达2038 m2/g和2.13 cm3/g,其中介孔孔容为1.56 cm3/g,介孔率达到73.2%,平均孔径为4.18 nm。(2)以不同孔径分布的活性炭作为电极材料组装成超级电容器,考察其电化学性能。恒流充放电测试结果表明,电极材料的比电容随孔径的增大而增加。其中,介孔孔径利于电解质离子在活性炭孔隙内迁移。此外,不同孔径分布的活性炭循环伏安曲线的形状均为较相似的类矩形,且不存在氧化-还原峰,表明活性炭化学稳定性高。交流阻抗曲线表明,随着介孔率的增大电荷传递的电阻逐渐减小。(3)成功制备了介孔活性炭负载钴酸镍复合电极材料。研究表明,钴酸镍纳米颗粒导致复合材料的比表面积和孔容积有所下降,但孔径分布整体变化不大,介孔率保持在70%以上。不同钴酸镍含量的电极材料的电化学测试结果表明,随着钴酸镍含量的增加复合电极材料的比电容显著增大。当钴酸镍含量为15%时,介孔活性炭负载钴酸镍复合材料电极比电容最高可达428 F/g,相比于纯介孔活性炭电极(257 F/g)提高了 66.5%。然而,当过量钴酸镍纳米颗粒附着于活性炭的孔隙及表面时,会导致复合电极材料的比电容略有下降。此外,该复合材料具有优异的循环稳定性。