随着人们对环境问题的重视,以及绿色储能器件的发展,如今人类生活中的能源供给已经逐步由传统的化石能源向清洁,可持续发展的新能源转换。超级电容器作为一种新型的储能设备,具有高功率密度、可接受的能量密度、长循环寿命、充放电速率快、工作温度范围广以及高可靠性等众多优势,因而受到了广泛的研究和关注。另一方面,伴随着柔性电子工艺以及新材料的快速发展,大量轻薄、便携、可折叠的柔性电子设备正不断进入我们的生活,而如何开发出与这些新型的电子设备相匹配的柔性储能器件成为当前的研究热点。目前,柔性超级电容器的发展主要受限于其柔性电极的性能,柔性电极材料既要满足较好的电化学性能,也需要具备优异的柔性。因此,具有超高导电性、力学性能以及自支撑特性的石墨烯及其复合薄膜材料被认为是柔性超级电容器电极的理想材料。基于此,本论文以石墨烯为核心材料,通过真空辅助抽滤法制备了石墨烯基复合薄膜,将其作为高导电的柔性集流体与二氧化锰复合,并进一步组装成柔性全固态非对称超级电容器。通过一系列的表征手段和测试方法对所制备材料的微观结构和电化学性能进行了分析和讨论,主要研究内容如下:(1)石墨烯/碳纤维复合薄膜材料的制备及其基础性能研究。在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜。探索和分析了在碳化和石墨化不同的热处理温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响。通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀的包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和粘稠度,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,三种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料。导电性测试发现石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的薄膜电阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq。经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为 475.2 W/(m·k),G-CF-MP(2300℃)的热导率为532.8W/(m·k)。(2)氮掺杂石墨烯纸电化学沉积二氧化锰柔性电极的制备及电容性能研究。以二氰二胺为氮源,与氧化石墨烯溶液混合后直接抽滤成膜,再经高温处理制得氮掺杂石墨烯纸。对其表面进行电解刻蚀处理后通过电化学沉积法负载二氧化锰,得到Mn02-ENGP自支撑电极。在三电极测试下发现MnO2-ENGP-2电极表现出优异的电化学性能,在电流密度为0.2A/g时,容量达到368.3F/g,经过3000次循环后(电流密度5A/g)容量保持率为98.4%。(3)柔性全固态非对称超级电容器的组装及电化学性能研究。Mn02-ENGP柔性电极作为正极,活性炭电极作为负极,以Na2SO4/PVA凝胶作为固态电解质,成功组装成具有较好柔性的全固态非对称超级电容器。电化学测试结果表明,该装置的电压窗口为0～1.8 V,在2 A/g的大电流密度下其比容量为23.3 F/g(根据正负极活性物质总质量计算),最大能量密度为10.5 Wh/Kg(功率密度为1800 W/Kg),最大功率密度为9000 W/Kg(能量密度为1.75 Wh/Kg),在弯曲超过90°的状态下测试的CV曲线高度重合,证明该柔性全固态器件既保留了超级电容器优异的电化学性能,也具备在发生机械变形的状态下正常工作的能力。