氧化石墨烯因其制备成本低、产量大、性能可调控等优点而成为石墨烯应用领域的研究重点之一。碳纤维因其综合性能优异，已被广泛应用于日常生活中。本论文以氧化石墨烯和碳纤维为研究对象，以电化学沉积法为主要方法，制备石墨烯-碳纤维复合材料，并应用于超级电容器电极，获得优良的电化学性能。以同步沉积-还原法制备得到具有褶皱起伏结构的石墨烯表面层，使氧化石墨烯沉积在碳纤维表面的同时被一定程度地还原。所制备的石墨烯-碳纤维复合电极直接用于电化学性能测试，在水系电解质中的电化学性能优异，相比碳纤维的比电容量提高了两个数量级。通过进一步优化，即对碳纤维进行氧化预处理，然后再沉积石墨烯表面层，其比电容量又提高了一个数量级，达到22.6μF/cm。循环充放电5000次后，比电容量仍保持初始值的95%，循环稳定性优异。石墨烯表面层显著提高了复合结构的比表面积，从而形成更多的双电层界面。以石墨烯-碳纤维束为复合电极，使用磷酸和聚乙烯醇配制固态电解质，同时作为电极间隔层，组装可弯曲的固态超级电容器，其长度比电容达到~13.5mF/cm，能量密度可达1.2~1.9μWh/cm，功率密度可达0.7mW/cm。将该固态超级电容器弯曲至180°时，其电化学性能没有降低，并且可以进行串联组装使用，在柔性电子器件中具有一定的应用潜力。通过分步沉积-还原法，显著提高碳纤维束上电化学沉积氧化石墨烯的量，然后冷冻干燥、化学还原，形成具有独特三维立体结构的石墨烯-碳纤维复合电极材料。其长度比电容达到了7mF/cm，质量比电容约为35.7F/g，且具有良好的循环稳定性。为了进一步提高电容性能，在石墨烯片上电聚合聚苯胺纳米簇，借助聚苯胺的赝电容特性，可继续提升复合电极材料的电化学性能。所制备的聚苯胺-石墨烯-碳纤维复合电极材料直径约为1mm，长度比电容达到257mF/cm，是石墨烯-碳纤维复合电极材料的36.7倍，质量比电容约为205F/g，且能量密度和功率密度分别达到19.6Wh/kg和2.1kW/kg。