超级电容器（也称电化学电容器）是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。它具有比传统电容更高的比能量，比电池更高的比功率，而且寿命长，安全性高，并可以实现快速充放电，是能源开发的关注点之一。不足的是，超级电容器的能量密度较低限制了其更多的应用。因此，超级电容器的研究关键在于提高其能量密度，并尽量保持其功率密度和循环稳定性。本论文分别从双电层电容器和赝电容器来分析影响超级电容器电极材料性能的原因和研究提升其电化学性能的方法。　　首先，氧化镍和氢氧化镍具有电化学稳定性较好、成本低、理论容量高，是较为理想的赝电容材料。然而其有限的导电性影响电化学性能的发挥。常用的改进方法是将其与导电性良好的碳材料如石墨烯和碳纳米管复合。利用氢氧化镍和石墨烯之间的静电作用，得到氢氧化镍/石墨烯复合材料。得到的复合材料具有独特的二维纳米片结构，有利于形成更多的电极/电解液的界面。将碳纳米管和氧化镍复合来提高氧化镍的电化学性能。不仅如此，碳纳米管的结构使得复合材料可以独立形成膜，直接用作超级电容器的电极。这一设计不仅使得电极的制备更加简单快捷而且避免了不导电的粘接剂的加入，从而提高了整个电极的导电性。　　赝电容材料与碳材料的复合的结合力和形成的特殊结构对其电化学性能有重大的影响。通过优化碳材料和赝电容材料的比例可以得到最佳的电化学性能。碳材料的加入不仅提高了赝电容材料的导电性而且分散了赝电容材料粒子暴露出更多的活性位点。而且碳材料加入有利于缓和在循环过程中赝电容材料的体积变化。　　双电层电容器的电极材料是具有高比表面积的碳材料如石墨烯、多孔碳等。采用石墨烯和酚醛树脂在泡沫镍上原位形成了三维碳凝胶结构直接用作超级电容器的电极。酚醛树脂的存在有效的减少了石墨烯的团聚，其形成的大孔结构充分减少了石墨烯的团聚并且有利于离子的快速运输。因此碳凝胶/泡沫镍在水系和有机系电解液中表现出优异的电化学性能。　　双电层电容器还可以通过引入氧化还原电解液的方法来提高双电层电容器的比容量。这种方法简单快捷，氧化还原反应发生在电解液中而不是电极材料上，这样保证了电极材料的稳定性。通过聚合反应和碳化过程合成了二维多孔氮掺杂碳材料并测试了其在酸性电解液和氧化还原电解液中的电化学性能。研究结果显示在氧化还原电解液中比容量得到了极大提高，其比容量约为其在酸性电解液中比容量的50倍。