作为一种新型的清洁能源储能器件,超级电容器具有充放电速率、功率密度高、寿命超长的特点。因此,在高功率输出时,超级电容器经常被用作电池的补充,甚至替代电池。但是,与电池相比,超级电容器的能量密度过低,完全不能满足智能电网、轨道交通以及消费电子等领域在不久的将来对高能量密度储能器件的要求。因此,提高超级电容器的能量密度已经成为超级电容器的研究重点。作为超级电容器的重要组成部分之一,电解液的性能在很大程度上决定了器件的性能。现有的超级电容器的电解液可分为水系电解液、有机电解液和离子液体电解液。在这些电解液中,离子液体的电化学稳定性极高,这就意味着它可以保证较宽的电化学稳定窗口,从而保证高的能量密度。本文通过对离子液体进行调控,构建宽窗口高倍率性能的超级电容器,从而达到高功率密度与高能量密度共存的目的,并且研究了潮湿离子液体中微量的水分对窗口的影响,明确了其作用机理。此外,寻找电化学稳定性极高的离子液体与电极材料,并通过电化学钝化的手段,构建超宽窗口的超级电容器。具体研究内容如下:（1）离子液体因其优异的电化学稳定性而被认为是宽窗口高能量密度超级电容器的理想电解液,但是离子液体本身的高粘度和低离子电导率限制了其在大功率输出时的应用。在这项工作中,通过用少量的乙腈溶剂来调试EmimBF₄离子液体的性能,在保持离子液体宽窗口优异性能的同时,用有机溶剂去降低离子液体的粘度,提高其导电性。用优化后的电解液组装的器件的工作窗口可达3.2 V,远远高于商用的离子液体电解液,且倍率性能与商用电解液相当,在大功率输出时的仍然具有较高的能量密度。由于大大减少了有机溶剂的用量,4.09 M HCI电解液不可燃,这极大地提高了使用时的安全性能。（2）绝大多数离子液体都极易从周围的环境中吸收水分而使得其电化学性能变差,这使得离子液体的储存条件极为严苛且成本较高,导致工业化实现困难。在这项工作中,我们向暴露在敞开环境中的离子液体EmimTFSI（已达到吸水饱和）中加入Li⁺,通过Li⁺与水分子的溶剂化作用,抑制了水分子的活性,消除了潮湿离子液体中水的不利影响,使体系的电化学稳定窗口恢复到无水时的最佳。此外,研究了水对正、负电位的影响,明确了水的作用机理,并通过Gromacs计算解释离子间的作用机理。（3）电化学稳定窗口的大小在很大程度上决定了器件的能量密度的大小。在这个工作中,我们选择了电化学稳定性高的离子液体和电极材料,组装出了4.5 V的超级电容器。之后,使器件在不断增大的电压下保持一段时间使电极表面得以钝化。钝化后的器件窗口为4.9 V,能量密度提升了26%。此外,通过负极预锂化可将超级电容器的窗口拓宽至4.8 V,能量密度可提高20%。