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超级电容器具有优良的功率密度，可观的能量密度以及长的循环寿命。这些优异的特性使其在许多领域，例如电子产品、电动汽车和大功率牵引机等，引起了广泛的关注。影响超级电容器性能的关键是电极材料。电纺制备的纳米炭纤维薄膜具有表面积大、电导率高、制备工艺简单、成本低廉和结构自持等优点，是一种具有潜力的柔性电极材料。 本文以热固性酚醛树脂/聚乙烯醇(PVA)的水溶液为纺丝液，经过电纺、固化和炭化制备了具有三维纳米纤维网络结构的炭纤维薄膜。通过改变原液浓度和纺丝参数实现了纤维直径的有效调控。所得炭纤维薄膜含有丰富的微孔、高的比表面积、大量的表面含氧官能团和可观的电导率。其中800℃处理的炭纤维(PCNF-800)微孔体积达0.193cm3/g，比表面积达416m2/g，表面含氧量达8.29at.％，电导率达3.58S/cm。所得炭纤维薄膜具有优异的电容性能。PCNF-800的比电容高达171F/g，在高速下(100mV/s)下，依然保持143F/g的比电容。探讨了炭纤维薄膜结构与电化学性能的关联性。 通过在纺丝原液中添加造孔剂实现了对酚醛基电纺炭纤维孔结构的调控，制备了富含微孔或中孔的纳米炭纤维。1)在酚醛树脂/聚乙烯醇(PVA)纺丝液中添加KOH使酚醛基电纺炭纤维的微孔体积和比表面积得到明显的提升。通过调节原液中KOH的含量，实现了炭纤维平均直径和炭纤维薄膜的体积密度在较宽的范围内可调。所得炭纤维尽管具有温和的比表面积，但是具有非常优异的电容性能。当固含量(KOH/PF+PVA)为20wt.％时，炭纤维比表面积达597m2/g，比电容高达256F/g。分析表明，0.7-1.2nm的微孔是水溶液电解质形成双电层的最佳孔径。2)在酚醛树脂/聚乙烯醇纺丝液中添加硅溶胶制备了富含中孔的纳米炭纤维，通过调节原液硅溶胶含量制备了具有不同中孔率和孔径的炭纤维，产物炭纤维最大中孔率达到83％，总孔体积和中孔体积达到0.713和0.594cm3/g。结果显示，中孔的引入较大程度的提高了电容器大电流密度下的电容保持率。探讨了中孔对离子响应和双电层形成的影响。 通过对固化的酚醛基电纺纤维薄膜进行KOH溶液浸渍处理和后续的炭化、水洗制备了活性纳米炭纤维。结果表明随着KOH负载量的增大，活性炭纤维的比表面积、孔体积、表面含氧官能团不断增加，当KOH/PNP为2.01时，炭纤维(PACNP-20)的比表面积、孔体积、表面含氧官能团分别达到:1317m2/g，0.699cm3/g和15.1at.％。考察了活性炭纤维在水溶液电解质和有机电解质中的电容行为(20A/电流密度下在水溶液电解质中比电容达209F/g)。通过纳米活性炭纤维和酚醛基活性炭布的结构和性能对比，探讨了纤维直径、孔结构和表面官能团对其电化学性能的影响。 分别以三聚氰胺和聚酰亚胺树脂为炭前驱体制备了富氮的纳米炭纤维，探讨了纳米炭纤维结构(尤其是表面杂原子)对其电化学性能的影响。1)采用静电纺丝工艺，以三聚氰胺/聚乙烯醇水溶液为纺丝液制备了纳米炭纤维。所得三聚氰胺基炭纤维具有丰富的表面杂原子(2.56-5.34Wt.％N和10.38-11.29wt.％O)和较高的比表面积(130-479m2/g)。随着炭化温度的升高，所得炭纤维表面含氮官能团的含量下降，而表面含氧官能团基本保持稳定，炭纤维的比表面积增加。结果显示，表面官能团越多，炭纤维表面电容越高。750℃炭化的纤维比电容达到206F/g，比表面电容达到0.64F/m2。2)采用静电纺丝工艺，以聚酰亚胺树脂的N，N-二甲基乙酰胺溶液为纺丝液制备了纳米炭纤维。所得聚酰亚胺基炭纤维具有较高的表面含氮官能团和含氧官能团(3.01-5.29wt.％N和9.56-10.56wt.％O)和较高的比表面积(376-492m2/g)。尽管比表面积不高，聚酰亚胺基炭纤维的比电容达到214F/g，比表面电容达到0.57F/m2。这两种炭纤维具有较高的比表面电容，这主要归因于其具有丰富的表面活性官能团。表面活性官能团不仅能够提供赝电容，还能改善孔道表面润湿性，加速离子的迁移。