超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间并同时具有两者特点的新型储能器件。近年来,小型化可穿戴设备的迅速发展极大地促进了人们对超薄、灵活和轻量化能源存储设备的研发。超级电容器作为最有发展前途的电源设备之一,因其使用寿命长、功率密度高、充放电速度快等优点而备受关注。擦镜纸具有由纤维构成的多孔网络结构,超薄(厚度40-50μm)而具有韧性,并且价格低廉。其多孔网络结构可以促进电极活性材料渗入和电解质扩散,其韧性为制备柔性超级电容器奠定了基础。因此,本工作以这种商品化擦镜纸作为基底,采用电化学剥离石墨烯为电极活性材料,通过浸渍法制备了石墨烯-纤维复合导电材料,然后制备了不同厚度(层数)的石墨烯-纤维3D电极,并对其进行了微观结构、电学性能和柔性、可折叠性等机械性能表征分析;最后通过石墨烯-纤维复合电极制备出3D三明治结构超级电容器,并对其进行了电化学性能表征分析。本工作的主要结论有:(1)在浸渍法制备的石墨烯-纤维复合导电材料中,石墨烯包裹在纤维上形成连续的导电网络;制备了不同厚度(层数)的3D电极,测量了电极电阻与电极层数之间的关系,得出随着电极层数增多,电极电阻逐渐减小,电极导电性能提高;(2)用步进电动机进行控制,测试了不同弯曲角度和折叠程度下的电极电导,分析了电极的柔韧性和可折叠性,发现在不同弯曲角度下,石墨烯-纤维复合电极的电导基本不变(电导保持率≈100%),经过1000次折叠循环后,电极的电导保持率仍保持在高达96.3%,说明石墨烯-纤维复合电极具有优异的柔韧性和可折叠性能;(3)基于3D石墨烯-纤维复合电极和硫酸-PVA水凝胶电解质,制备了三明治结构超级电容器,并进行了电化学性能表征分析,结果表明:电容器在10 mV/s的扫描速率下,面积比电容高达30.55 mF/cm~2,在0.1 mA/cm~2电流密度下,比电容为36.8 mF/cm~2,2.0 mA/cm~2电流密度下,比电容仍高达29.3 mF/cm~2,电容保持率高达80%,说明制备的超级电容器具有优异的储能特性和倍率性能;(4)基于不同厚度(层数)3D电极制备了三明治结构超级电容器,并进行了对比研究,得出随着电极厚度的增大,超级电容器的内阻减小、比电容增大、倍率性能提高;(5)制备了方形、空心方形、三角形、圆环形、圆形等不同电极构型的三明治结构超级电容器,对其性能进行了初步对比分析,验证了本方案制备异形超级电容器的可行性,并发现构型对超级电容器储能特性的影响。