超级电容器凭借其功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等优势,在交通运输、移动通讯、电动汽车、航空航天等领域备受关注。多孔碳材料具有高比表面积、高导电性、低成本等优点,是极具应用前景的电极材料。其作为超级电容器的电极材料受到基于表面吸脱附的储能机理限制,展现出了较低的能量密度。为了提升其能量密度,本文采用结构导向剂对多孔碳材料的微观形貌和孔道结构进行设计研究,制备了性能优异的具有特殊形貌的分级多孔碳材料;并通过选择宽电位电解液扩宽器件的电压窗口,构建了具有较高能量密度的超级电容器。（1）采用廉价的金属有机盐柠檬酸钾为活化剂和结构导向剂,葡萄糖为碳前驱制备了高比面积的玫瑰花状的三维多孔碳纳米片（3DFC）。通过调控柠檬酸钾和葡萄糖的比例实现了3DFC比表面积和孔结构的调控。在最优条件下,3DFC材料的比表面积高达2075 m² g^-1,在1 M Li₂SO₄电解液中3DFC电极基对称电容器电位窗口可达1.8 V,在0.5 A g^-1的电流密度下,3DFC的比电容可达142 F g^-1,在功率密度为450 W kg^-1时,能量密度为16 Wh kg^-1,在能量密度为11.75Wh kg^-1时,功率密度为9000 W kg^-1。（2）采用多孔CaCO₃纳米微球作为模板,以多巴胺为碳源,经过高温煅烧、模板去除之后,得到了内部相互交联的石榴状的碳纳米球（NPCS）。高温碳化过程中,碳酸钙模板会分解产生CO₂气体,CO₂气体作为一种良好的物理活化剂可以对碳材料活化造孔。通过改变碳化过程的升温速率实现了CO₂生成速率的调控,实现NPCS材料比表面积和孔道结构的调控。NPCS表现出大的比表面积(1984 m² g^-1)和高含量的N元素（7.57%）掺杂。电化学测试结果表明:在0.5 A g^-1电流密度下,NPCS电极的比电容高达270 F g^-1;20 A g^-1电流密度下,比电容仍有190 F g^-1。在5 M LiTFSI电解液中,NPCS基对称电容器电位窗口可达2.0 V,其最高质量能量密度可达17.8 Wh kg^-1。（3）采用石墨烯作为结构导向剂、葡萄糖作为辅助碳源,利用喷雾热解的方法制备了富褶皱多孔碳微球（PCCB）,这种富褶皱微球结构可以有效抑制石墨烯片层由于范德华力引起的堆叠,同时片层之间相互折叠形成的大孔可以实现电解液的存储,有效缩短电解液离子的传输路径,进而提高二维碳片比表面积的利用率。采用物理压实的方式,在不破坏这种富褶皱微球结构的同时,有效地提高了电极的密度。当压力从10 MPa提高到40 MPa时,电极的密度由0.83 g cm^-3增大到1.23 g cm^-3。在EMMIBF₄电解液中电化学测试结果表明,在电流密度为1 A g^-1时PCCB-40电极的质量和体积比容量分别为103 F g^-1和127 F cm^-3,其最高体积能量密度可达53.9 Wh L^-1。