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电极材料是决定超级电容器电化学性能最关键的因素之一。碳材料的安全系数高、导电性能好、比表面积大,在超级电容器中被广泛应用。生物质碳材料作为一种新型的碳材料,具有来源广泛、价格低廉、制备过程简单、可生物降解且对环境无污染等优点,近年来在储能领域备受关注。本研究选择了两种生物质材料——纳米纤维素和木材,采用氮掺杂或与过渡金属氢氧化物复合的方式提供赝电容,提高其作为超级电容器电极材料的电化学性能,并对其形貌、化学组成、结构、电化学性能等进行表征测试与分析。具体研究内容如下:（1）以天然生长的杨木作为前驱体,经过高温碳化后,制备出一种三维多孔生物质碳材料（CW）,作为自支撑电极使用。CW电极具有大量的微孔和介孔,比表面积高达568.1 m2/g。对其电化学性能进行测试,测试结果表明:CW的储能方式为双电层储能方式,具有较高的面积比电容（电流密度为1 mA/cm2时,面积比电容为3.274 F/cm2）和良好的倍率性能（当电流密度从1 mA/cm2增加到20 mA/cm2时,电容保持率为59%）。（2）采用一步电化学沉积法将Co（OH）2纳米片负载在三维多孔生物质碳（CW）基底上,制备CW@Co（OH）2复合材料。将CW@Co（OH）2作为超级电容器自支撑电极对其电化学性能进行测试,当电流密度为1 mA/cm2时,CW@Co（OH）2的面积比电容分别为3.723F/cm2;当电流密度为30 mA/cm2时,CW@Co（OH）2的面积比电容可以达到1.568 F/cm2,即当电流密度扩大30倍,电容保持率为42%。随后,我们以CW电极作为阴极,CW@Co（OH）2电极作为阳极,PVA/KOH凝胶作为电解质,组装了三明治结构的全固态非对称超级电容器,并对所组装的装置进行电化学性能测试。测试结果表明,该装置电化性能较好:电压可高达至1.5 V;当电流密度为1 mA/cm2时,该装置的面积比电容高达2.2 F/cm2,当将电流密度增大到20 mA/cm2（即扩大了20倍）时,面积比电容能够达到1.3F/cm2,电容保持率为59%;在电流密度为1 mA/cm2时,达到最大体积比电容和能量密度,分别为14.19 F/cm3和4.45 Wh/cm3;在50 mA/cm2的电流密度下,循环充放电10000圈后,比电容保持率高达85%,具有非常好的稳定性;将两个非对称电容器装置串联并充电后可点亮电压为2.5 V,1 W的LED灯,并且可持续约30 min。（3）以纳米纤维素作为模板和碳源,在其表面原位生长ZIF-8纳米颗粒后高温碳化制备了棒状氮掺杂多孔碳材料（HPNC）。HPNC呈现螺旋状结构,具有较高的比表面积和丰富的孔结构。优选的复合材料HPNC950（CNC:ZIF-8=1:4,碳化温度为950 oC）作为超级电容器电极在电流密度为100 mA/g时,比电容为172 F/g,最大能量密度和功率密度分别为23.75 Wh/kg和5000 W/kg。将HPNC950电极组装成对称超级电容器,展现出优异的电化学性能:较高的比容量（在电流密度为0.2 A/g时,质量比电容高达100 F/g）;倍率性能好（当电流密度增加到10 A/g时,质量比电容依然能达到70 F/g）;长循环稳定性好（在电流密度5 A/g条件下进行5000圈恒电流充放电循环,电容保持率高达81.3%）。