非对称电容器综合了不同的电荷存储机制,可展现出优异的能量密度、功率密度和循环寿命,是一种具有极大发展潜力的电化学储能器件。设计和制备具有突出电化学性能的电极材料是获得高性能非对称电容器的关键。本文分别设计和制备了具有三维网络结构的有机醌类分子/石墨烯复合材料和超高比表面积的生物质衍生碳材料,研究了其结构和电化学性能的关系,并首次揭示了醌类分子/石墨烯之间空间电荷层的存在,进一步以所制备的生物质衍生碳为电容材料,构建了高能量密度的锂离子电容器。本文探索了新型有机小分子蒽醌-2-磺酸钠（AQS）的电化学反应活性,并采用一步水热法将其与还原氧化石墨烯（rGO）复合,制备了高导电性的AQS@rGO三维凝胶结构复合材料。AQS中的-SO₃^-基团具有优异的亲水性,不仅促进了AQS与rGO在分子水平上的均匀复合,还可以抑制rGO片层的再堆叠。因此,AQS@rGO复合物在1 A g^-1时比电容达567.1 F g^-1,并展示出优异的倍率性能和循环性能（10000次循环后容量保持率约89.1%）。此外,第一性原理计算表明,AQS与石墨烯之间是通过π-π相互堆叠实现复合的,并且二者之间形成了空间电荷层,极大地促进了充放电过程中电荷在复合物上的转移和AQS赝电容的发挥。论文还提出了一种新型的蛋清衍生的活性炭（a-EW-NaCl）的制备方法。通过引入NaCl作大孔模板并催化石墨化,再辅以KOH活化,制备得到了具有超高比表面积(3898 m² g^-1)和高石墨化程度的蛋清衍生碳（a-EW-NaCl）。a-EW-NaCl在0.1 A g^-1时比容量可以达到118.8 m Ah g^-1,并具有优异的倍率和循环稳定性。进一步将a-EW-NaCl与Fe₃O₄@C组装得到了非对称锂离子电容器,该器件在2547 W kg^-1功率密度下获得了124.7 Wh kg^-1的高能量密度和出色的循环稳定性。本论文的工作内容为制备高性能的双电层电容材料和赝电容电极材料提供了新的思路和方法,并且对于组装高性能非对称器件具有借鉴和指导意义。