超级电容器是一种具有高功率密度、超长稳定性、可快速充放电和安全环保的电化学储能器件。但相较于电池,较低的能量密度限制了其在大型用电设备中的应用。如何提高超级电容器的能量密度一直是新能源开发的一大热点。电极材料是超级电容器的重要组成部分,如何设计制备具有高比电容的电极材料是研发具有高能量密度超级电容器的关键所在。赝电容材料,利用快速可逆的氧化还原反应储能,在相同条件下,其储能能力远大于双电层材料。但赝电容材料相对于双电层材料的导电性及电化学稳定性较差。故制备复合材料是解决这一问题的有效途径之一。因此,本论文以如何提高复合材料比电容及稳定性为出发点,设计制备了以碳纤维为基底的自支撑复合电极,系统研究了其形貌特征与电化学性能,并应用于柔性超级电容器中。具体研究内容如下:1.在碳纤维表面通过聚多巴胺自组装氧化钴纳米粒子,实现复合柔性电极的可控制备,提高了材料的比电容(在0.5 A g^-1的电流密度下,比电容为418 F g^-1)、力学性能和电化学稳定性。2.通过在碳纤维表面生长垂直结构的过渡金属硫化镍钴纳米片提高复合材料的比电容,再在纳米片表面原位聚合导电聚合物聚吡咯来提高电化学稳定性。该复合电极在1 A g^-1的电流密度下,比电容可达2961 F g^-1,经过5000次充放电循环后,其电容保持率高达99.85%。制备的非对称超级电容器能量密度达到44.45 Wh kg^-1及高的电化学稳定性。3.以碳布为基底,镍纳米管阵列为二级支架,构筑分级结构的铝掺杂硫化钴纳米片阵列,实现高比电容、高倍率性能和高循环稳定性电极材料的制备,并应用于柔性固态非对称超级电容器中。此分级复合电极具有高的比电容(在5mV s^-1的扫描速率下,比电容为1830 F g^-1;在1 A g^-1的电流密度下,比电容为2434 F g^-1),超高的倍率性能(在1000 mV s^-1的扫描速率和100 A g^-1的电流密度下,比电容保持率分别为57.2%和72.3%)及高的循环稳定性(在1 A g^-1的电流密度下循环10000次,电容保持率为94.8%)。其柔性固态非对称器件能量密度可达65.7 Wh kg^-1及高的电化学稳定性(在1 A g^-1的电流密度下循环10000次,电容保持率为90.6%)。