纳米碳材料因独特的纳米尺寸优势，使其自身具有巨大的比表面积，加之自身良好的导电性，使之在电化学电容器电极材料、导电添加剂等领域具有重要的应用前景。碳纳米纤维、碳纳米管和石墨烯是纳米碳材料的典型代表，本文对此三种纳米碳材料及其复合材料在电化学电容器电极材料应用方面进行研究。全文共分六章，主要内容包括以下几个方面：第一章主要综述了电化学电容器基本研究现状、纳米碳材料在电化学电容器中的应用状况，以及柔性电化学电容器电极材料研究现状。第二章采用静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维，随后原位生长碳纳米管制备多孔碳纳米纤维/碳纳米管复合材料，研究其电化学电容行为。研究表明无机盐造孔可有效提高材料比表面积和电化学电容性能，其比电容可达265F·g^-1；进一步在其表面原位生长碳纳米管，能够进一步改善电极导电性，但由于电解质浸润性下降导致比电容下降。在静电纺丝溶液中均匀分散单壁碳纳米管，将单壁碳纳米管直接复合在多孔纳米碳纤维内部，可提高多孔碳纤维的导电性，显著改善电极电化学电容行为，比电容可达417F·g^-1。第三章研究以碳纳米管纸为基体的柔性复合纳米碳纸，采用电化学沉积技术在纳米碳纸网络沉积二氧化锰（MnO₂）纳米晶，研究其形貌结构对电化学电容行为的影响；进而采用简单的浸泡工艺实现石墨烯在纳米碳纸的表面吸附，有效改善电极导电性。该碳纳米管/MnO₂/石墨烯夹心结构三元复合材料可充分发挥MnO₂的赝电容特性，并使得材料具备更好的电化学循环寿命，比电容可达561.1F·g^-1(125mA·g^-1)，在1A·g^-1电流密度下800次循环之后比电容仍可保持首次循环的92.8%。第四章研究纳米碳纸沉积导电聚合物制备复合电极材料，以发挥导电高分子聚苯胺电容特性为切入点，构筑碳纳米管/聚苯胺/石墨烯三元复合纳米碳纸。研究发现，三元材料较包裹石墨烯前的两元材料具备更好的电化学循环寿命和大电流电容特性，比电容可达415F·g^-1(0.5A·g^-1)，10A·g^-1时仍可保持173F·g^-1。第五章探索超级电容器组装和封装技术，优化电极匹配，研究电化学电容器整体性能。研究表明，构筑的碳纳米管/MnO₂//多孔碳纳米纤维/SWCNT非对称电容器可在1.8V水系电解质中稳定工作，能量密度可达37.5Wh.kg^-1，性能可媲美于同类研究性能；构筑的碳纳米管/MnO₂/石墨烯//碳纳米管/聚苯胺电容器具备良好的柔韧性和较好的电化学电容性能，能量密度可达24.82Wh.kg^-1，功率密度可达2234W.kg^-1。第六章针对全文工作进行总结，并依据已有的实验经验与问题对后续工作提出意见。