随着电动汽车的兴起和电子通讯设备的不断发展,作为其储能设备的超级电容器变得更加引人注目。提升超级电容器性能的关键是研发电化学性能优异的电极材料,炭纤维具有低密度、高导电性和良好的化学稳定性、可加工和可负载性,是一种优异的双电层电容器的电极材料。直径更加细小的炭纳米纤维较普通炭纤维而言具有更优异的电化学性能。本论文以聚丙烯腈和N-N二甲基甲酰胺为主要原料,以二甲基砜、聚甲基丙烯酸甲酯和多壁碳纳米管分别作为造孔剂和添加剂,采用加压离心纺丝法并经后续碳化处理制备纳米炭纤维。相较于常规离心纺丝法,该方法可以制备出直径更加细小的纤维,同时纤维产量也有所提高。通过添加造孔剂或添加剂进一步改善其电化学性能,论文重点研究了原料配比和制备工艺参数与炭纳米纤维的微观结构和电化学性能之间的关系。经过优化后的离心纺丝工艺参数为:纺丝转速为8000rpm,接收距离15cm,纺丝压力0.2MPa。X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微分析表明,所制备得到的聚丙烯腈基炭纳纤维为无定型炭结构,纳米炭纤维直径分布呈近正态分布,平均直径在400-600nm之间。当提高纺丝压力时,纤维直径均有不同程度的减小,平均直径最低一组为430nm。使用电化学工作站对所制备电极片进行电化学性能测试,结果表明,当引入造孔剂或添加剂时,炭纤维电化学性能均有所提高,且具有较好的循环性能。相较于二甲基砜而言,聚甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂,造孔效果更好,此时炭纳米纤维的比表面积达到617m~2/g。并且,此时引入法拉第赝电容,使得其比电容进一步提高,达到134F/g。而以二甲基砜为造孔剂时炭纳米纤维的比电容为89F/g,提升纺丝压力能明显增加比电容。以多壁碳纳米管为添加剂,纺丝纤维呈现出具有良好导电能力的网络状结构,提高添加剂含量能有效提升其比电容,最大比电容为79F/g。