超级电容器因具有比容量大、功率密度高、充放电速度快、绿色环保、免维护、低成本等优点而广泛应用于工业电子设备、电动汽车、军事国防和航空航天等领域。近年来,随着便携式、可穿戴电子设备发展,小型化无线传感器网络和其他自供能微系统的研究引起了科学家的极大兴趣。为了满足微型化电子设备在生物、医学和环境科学中的应用,人们对可以实现自供能微系统的需求日益增加。其中,微型超级电容器由于可以作为自供能器件的储能元件被集成在微系统上而受到人们的广泛关注。为了提高超级电容器件的电化学性能,开发具有电导率高、比表面积大的纳米复合材料电极成为超级电容器的核心研究内容。本论文主要研究导电聚合物基纳米复合材料在微型超级电容器电极中的应用,主要研究内容如下:1、选择简单、经济、可控的气相聚合沉积工艺制备聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)薄膜,系统研究气相聚合沉积工艺条件:氧化剂浓度,聚合时间及聚合温度对PEDOT薄膜的形貌和电化学性能的影响,寻找最佳工艺参数。结果表明:当氧化剂浓度为30%,聚合时间为80 min,聚合温度为30℃时,制备的PEDOT纳米薄膜表面呈现出孔洞结构,这些三维的孔洞结构有利于电解液离子的进出,增加薄膜的比表面积。经过电化学性能测试,计算出PEDOT薄膜的比容量为8.20mF/cm2。2、采用气相聚合沉积工艺制备了PEDOT/石墨烯复合薄膜,并对复合薄膜进行红外光谱、紫外-可见光谱、拉曼光谱、X射线衍射谱及电子显微镜等测试表征,说明气相聚合工艺可以有效合成PEDOT/石墨烯复合薄膜。电化学测试结果表明:PEDOT/石墨烯复合薄膜显示出166.37 F/cm3的比容量,经过5500次循环仍能保持91%的容量,显示出良好的循环稳定性。将PEDOT和PEDOT/石墨烯薄膜分别组装成“三明治”结构的微型超级电容器,并对组装的微型器件的电化学性能做出评价。3、设计并制备了一种PEDOT:PSS/石墨烯/PEDOT三元复合薄膜材料,其结构和形貌表征结果说明,气相聚合工艺能成功制备PEDOT:PSS/石墨烯/PEDOT三元复合薄膜材料。电化学测试结果表明:在1 A/cm3的电流密度下,此复合薄膜电极显示出231.85 F/cm3的高比容,经过5500次循环测试后,其容量保持率高达94%。基于此三元复合薄膜电极组装的叉指型平面微型超级电容器件显示出良好的电容性能,在0.02 A/cm3电流密度下该微型器件的比容量为9.67 F/cm3。4、结合旋涂、共淀沉积和气相聚合沉积方法,制备PEDOT:PSS/MnO2/PEDOT三元复合薄膜材料,其结构、形貌和电化学测试结果表明:对气相聚合前的基底进行预处理,可使气相聚合沉积后的复合薄膜呈现出一种均匀、呈纳米级的孔洞网状结构,此多孔结构有利于增大薄膜比表面积,增强薄膜的电化学性能。在1A/cm3的电流密度下,此复合薄膜的比容高达431.42 F/cm3,这一数值是纯PEDOT薄膜比容值的5倍。对此三元复合薄膜组装的叉指型平面微型超级电容器件进行电化学性能测试,测得微型器件的比容量为13.64 F/cm3,并且具有良好的柔韧性和实用性。5、设计制备一种光雕石墨烯/二氧化锰(LSG/MnO2)复合薄膜材料,首先用共淀沉积法在氧化石墨烯表面的含氧官能团上引入MnO2纳米颗粒,光雕工艺对氧化石墨烯/MnO2复合薄膜进行激光还原和叉指电极图样的印制。电化学测试结果表明,在1 A/cm3的电流密度下LSG/MnO2薄膜的比容值为176.83 F/cm3,组装的LSG/MnO2-平面叉指型微型超级电容器件显示出2.59 mWh/cm3的能量密度。该方法简单经济、绿色友好,基底材料不限,可以对微型器件进行阵列化设计,具有很强的实用性。