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超级电容器作为一种充放电效率较高的新型储能器件,具有比普通锂电池更大的功率密度和更长的循环寿命。在移动通讯、电动汽车、电子器件以及航天等需要大功率脉冲电源的领域有着广阔的应用前景。RuO2以极高的理论比电容和良好的导电性等优点,成为超级电容器电极材料的极佳选择。但其作为贵金属成本太高,不利于大规模商业化生产。针对这一问题,本文将RuO2与炭材料制备成复合电极材料,在减少RuO2用量的同时又提高了材料的比电容。本文研究了大麻杆活性炭和RuO2/C复合材料的制备方法及复合材料的电化学性能,为探讨超级电容器机理提供实验依据和理论基础。本文以大麻杆茎为原料,通过煅烧除去茎秆中的有机物获得生物质大麻杆活性炭。以氯化钌为原料,制备氧化钌负载于大麻杆活性炭上,并组装成纽扣式电容器。研究了不同孔径分布、比表面积的活性炭对于电极材料的影响,并对电极材料的性质对电容的影响及其在碱性电解液中电容产生机理进行了研究。具体研究结论如下:1、以大麻杆茎为原料,采用炭化、活化的方式制备大麻杆活性炭。在活化剂比例为NaOH:C为3:1时制备出的大麻杆活性炭具有最大比表面积为2116.06m2/g,并且具有合理的孔径分布。将大麻杆活性炭作为载体,以C5H13NO3作为沉淀剂,80℃烘干电极材料的条件下,制备RuO2/C复合电极材料并进行循环伏安和恒流充放电测试,结果显示其面积比电容可达708.29mF/cm2,仅有5Ω的较小内阻,在1000次循环后电容保有量为92.3%。2、以活化剂比例为3:1时制备出的大麻杆活性炭作为载体,使用四种不同碱液作为沉淀剂,制备出的RuO2/C复合电极材料均为非晶态。SEM和EDS结果表明,C5H13NO3作为沉淀剂时,生成的RuO2颗粒尺寸微小并均匀的分布于活性炭表面,且随着烘干温度的升高其物相逐渐向晶态转变。电化学测试结果表明,在120℃烘干时,无定型态RuO2/C复合材料具有的863.85 mF/cm2面积比电容,且随着RuO2结晶度的增加复合材料比电容逐渐下降。3、对经过循环伏安测试后的电极材料进行XPS测试,结果表明:电容组成包括三个部分:1)NiOH参与电极反应产生的部分赝电容;2)电极材料表面及近表面活性物质RuO2·XH2O发生可逆氧化还原反应产生的赝电容;3)双电层电容。电解液浓度为0.5mol/L-3mol/L时,双电层电容为总电容主要组成部分。当电解液浓度为3mol/L-6mol/L时,总电容逐渐增大,氧化还原反应所产生的赝电容占主要部分。