随着现代社会科学技术的不断发展,各式各样的电子设备日益发展壮大,这一现象刺激了高效储能器件的发展以满足市场的需求。近年来,超级电容器基于其优异的功率密度、良好的循环稳定性以及安全等特点引起了科学家们的广泛研究,而目前商业化超级电容器大多以碳基对称超级电容器为主,其较快的自放电行为、成本高、能量密度低等问题限制了其进一步应用。因此,本论文研究制备了价廉易得的生物质碳基高性能电极材料并组装成对称/不对称超级电容器以提高其能量密度;通过开发新型金属碳基材料并组装不对称超级电容器来进一步提升其性能;通过制备新型隔膜来降低碳基对称超级电容器的自放电行为。主要研究内容和结果如下:1.以廉价易得的生物废弃物火麻皮（Cannabis sativa L.）（Tinynut shell,TS）为碳源,利用KOH为活化剂和造孔剂,通过简单的一步活化碳化过程成功地制备了火麻皮基多孔碳材料（TSPC-4）。这种多孔碳作为超级电容器电极材料具有良好的电化学性能,比电容可以达到280 F g^-1,组装的对称超级电容器的能量密度能够达到21.3 Wh kg^-1,远高于商业化超级电容器(≈10 Wh kg^-1)以及大多文献数据。2.以海带为碳源,采用先溶胀（NaCl溶液）后直接活化碳化的独特方法制备出海带基多孔碳纳米片（AKPC）材料,在三电极条件下,0.5 A g^-1的电流密度下比电容可达180 F g^-1。通过一步简单的水热合成反应以及随后的低温磷化方法制备了一种新型的球状MoP₂@Ni₂P纳米片材料。在三电极条件下,在0.5 A g^-1的电流密度下其比电容可达133.6 mAh g^-1。以MoP₂@Ni₂P为正极,AKPC为负极组装的新型不对称超级电容器MoP₂@Ni₂P//AKPC的电位窗口可以扩展到1.65 V,在连续充放电1500次之后比电容仍然可以保留初始的81%,同时在功率密度为174.4 W kg^-1时能量密度可以达到31.5 Wh kg^-1,进一步提高了超级电容器的性能。3.应用共沉淀法及高温煅烧法制备了一种新型氮掺杂的碳化铁（N-Fe₃C）多孔片状材料,在三电极条件下,在0.5 A g^-1时拥有165 mAh g^-1的较高比电容。采用一步水热合成法制备了一种花状纳米片结构的钴、镍、钼三元金属氧化物复合材料（CNMO）。在三电极条件下,当电流密度为0.5 A g^-1时比电容高达120.7 mAh g^-1。以CNMO为正极,N-Fe₃C为负极组装的不对称超级电容器CNMO//N-Fe₃C,具有较宽的工作电压窗口（0-1.6 V）、超长的循环性能（经过10000圈的充放电循环,其比电容仍然能保留初始的92.3%）并且极大地提升了超级电容器的能量密度(40 Wh kg^-1)。4.以活性碳为电极,通过同轴电纺技术制备的低成本,无毒且可降解的聚丙烯腈@十二烷基苯磺酸钠（PAN@SDBS）纳米纤维膜为隔膜,组装了对称超级电容器,通过调节SDBS的浓度以进一步分析所制备的不同纳米纤维膜的微观结构研究其自放电行为。实验发现,该隔膜可以在限制浓度梯度驱动的离子扩散而不牺牲电化学性能的前提下很好地抑制超级电容器的自放电行为。