超级电容器是一种新型环保的能源储存装置,又被称作电化学电容器,具有高能量密度、高功率密度、优异循环稳定性和快速充放电等诸多优点,近几年逐渐受到人们的关注成为研究热点。在超级电容器的结构组成中电极材料是其电容器电化学性能最关键的因素。煤沥青是焦炭生产过程中的主要副产品,利用其碳化产率高、分子量低、资源丰富和价格低廉等优点,可将其制备成用于超级电容器的电极材料。本论文以煤沥青为碳源,分别研究氢氧化钾活化剂的混入方式及比例、氧化镁模板的加入和氮元素的掺杂对所制备碳电极材料结构的影响及电化学性能变化。首先,以煤沥青为碳源,KOH为活化剂,分别采用研磨法和浸渍法以及不同活化比例制备多孔碳材料。其中,用浸渍法制备的碳材料其表面均匀分散大量的孔洞,而用研磨法制备的碳材料表面则存在许多不规则的小孔及少量大孔,说明采用浸渍法更能够使沥青与KOH活化剂充分混合达到最大限度活化的效果。当活化比例为1:2时,用浸渍法制备的碳材料其比表面积最大,可达到1012m2g-1,平均孔径为2.68nm;在6mol/L的KOH电解液中,1A/g的电流密度下,其比电容最高为331 Fg-1,随着电流密度的增加,在20 A/g的电流密度下其比电容为240 F g-1,比电容率为72.5%,具有良好的倍率性能。可见,浸渍法是KOH活化剂混合沥青制备碳材料的最佳方式。其次,利用氯化镁与尿素反应生成碱式碳酸镁,将其热解产生氧化镁,以MgO为模板剂,混合沥青与KOH活化剂制备出兼具微孔、中孔及大孔的多级孔碳材料。该碳材料是由一层层薄片叠加而成,整体呈层状结构。当沥青/KOH为1:2,煅烧温度为800℃时,所制备的多级孔碳材料其比表面积可达1455 m2g-1,平均孔径介于4.93～6.55 nm之间,其比电容为290 Fg-1,电流密度增大到20 A g-1时,比电容还保持有250 F g-1,保持率可达到86%。双电极系统在碱性电解液与中性电解液中的电化学性能略有不同,在电流密度为1Ag-1时,碱性电解液中碳材料的功率密度为493.2 W kg-1,能量密度为8.58 Wh kg-1;而在中性电解液中其功率密度为873.6 W kg-1,能量密度为 20.28 Wh kg-1。最后,以三聚氰胺为氮源,混合沥青、KOH活化剂和MgO模板制备氮掺杂多孔炭。考察不同活化剂用量和不同煅烧温度对碳材料孔结构及电化学性能的影响。通过观察扫描电镜图可知,未活化碳材料由一层一层的薄片堆积而成,碳结构骨架上含有少量微孔;而经活化作用后的碳材料富含中孔及大孔,且孔与孔相通。当煅烧温度为700℃,KOH用量为0.4 g时,所得碳材料的比表面积为687 m2 g-1。在1Ag-1的电流密度下,其比电容值为290 F g-1。