超级电容器又名电化学电容器,是指采用高比表面积的碳材料、导电聚合物或者过渡金属氧化物作为电极材料的新型储能器件,具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电速率、低的制造成本等优点,在军用、民用领域均有广泛的应用前景。根据超级电容器电荷储存机理的不同,可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第赝电容器两种。通常使用比表面积大,电导率高的的碳材料作为双电层电容器电极材料。碳材料具有稳定且出色的物理和化学性能,因此碳基双电层电容器表现出优异电化学性能。碳材料具有来源广泛、价格低廉等优势,是最早商业化的超级电容器电极材料。但是传统宏观块体状的碳基电极材料的能量密度偏低,低的能量密度制约了碳基电极材料的使用。本文通过构筑不同微观形貌及结构的聚合物作为碳前驱,在惰性气氛保护下使聚合物前驱热解碳化,制备性能优异的杂原子掺杂碳材料,为高容量碳基超级电容器提供理论和科学依据。本文使用阳极氧化铝(AAO)模板,在电化学聚合反应装置中,采用电化学聚合法,在AAO模板的垂直孔道里均匀的聚合长度和取向高度一致的大面积导电聚合物纳米线阵列薄膜材料,这种方法可以实现单元素掺杂聚合和多元素掺杂聚合。随后通过高温热处理碳化获得含杂原子的碳基纳米线阵列薄膜。独特的纳米线阵列结构,合理的孔道分布以及杂原子的掺杂,使得该材料成为一种性能优异的超级电容器电极材料和锂离子电池的电极材料。