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作为一种具有长循环寿命,简单工作原理,以及高倍率性能等特点的储能元件,超级电容器已经获得了越来越多的关注。超级电容器电极材料的研究热点一直在于选取一种合适的基体材料,而碳材料是首选。然而,用碳材料制备的电容器存在着一些问题,譬如倍率性能不够好和相比传统电池等储能元件能量密度较低,诸多问题都限制了碳材料超级电容器的实际应用。研究表明提高超级电容器电极材料的导电性能以及引入杂原子活化等方法,可以有效提高碳基材料超级电容器的性能。为制备同时具有高容量与高倍率性能的超级电容器,本实验将不同含量单壁碳纳米管(SWCNTs),分别与选取固定含量的两种不同杂元素,以共掺加的方式加入聚丙烯腈基体的碳纳米纤维前驱体中,制备了两种单壁碳纳米管/杂元素复合纤维,然后采用静电纺丝,预氧化热处理以及碳化的方法将材料成型并组装超级电容器电极材料。本实验先通过使用电子显微镜、拉曼光谱和电化学测试等方法,探讨了不同的碳化温度、不同的SWCNTs含量对于纤维形貌和对超级电容器电极材料电化学性能的影响。随后通过引入固定含量杂原子对材料进行活化的方法,研究了磷和硼元素对于不同含量SWCNTs掺杂碳纳米纤维材料超级电容器的电化学性能影响。实验结果表明,在单纯SWCNTs掺杂的碳纳米纤维电容器电极材料中,以800℃碳化且含有10wt%SWCNTs的碳纳米纤维所制备的超级电容器的性能最好,其容量在0.5Ag1可达125Fg-1,在30Ag-1可达70Fg-1。在使用了磷酸和硼酸活化的碳纳米纤维中,含有10vt%SWCNTs,20wt%磷酸活化碳纳米纤维的电化学性能最高,其容量在0.5Ag-1可达234Fg-1,在30Ag-1可达176Fg-1。含有10wt%SWCNTs的20wt%硼酸活化碳纳米纤维性能较次,其容量在0.5Ag-’可达148.9Fg1,在30Ag-1可达91Fg-1。电极材料电化学性能的提高主要归因于单壁碳纳米管的掺杂使得碳纳米纤维材料导电率的提高,以及磷元素与硼元素对电极材料的活化所产生的赝电容。