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超级电容器因具有充放电速度快、循环稳定性好、功率密度大等优点而被广泛应用于便携式电子设备、混合动力汽车以及军事供电系统等领域，其关键在于设计并制备出具有突出理化性质的活性电极材料。针对目前碳电极材料存在的比表面积小、孔分布不合理、比电容低等问题，本文以水溶性酚醛树脂为碳源，分别以碱活法和盐模板法，制备出具有不同形貌、比表面积、孔结构和电化学性能的碳电极，并在此基础之上对碳材料磷掺杂改性以进一步提升双电层电容器的能量密度。
以强碱KOH为活化剂，采用一步碳化-活化法制备了不同形貌和结构的碳材料。通过优化活化剂与碳源的添加比例，制备出了具有高比表面积(3066 m2 g-1)和大平均孔径的分级多孔碳纳米片材料。这种高比表面积的分级多孔碳纳米片不仅为电荷存储提供了有效的双电层面积，而且有利于离子的迅速扩散。其在水系纽扣式对称型超级电容器中表现出365.6Fg-1的高比电容值、12.7Whkg-1的能量密度和杰出的循环稳定性(10000次循环后，比电容保留率达98.7%)。
以CsCl为盐模板，通过模板法制备了一系列具有不同结构的碳电极材料，探究了CsCl添加量对碳材料形貌、比表面积、孔径分布等的影响。当CsCl的添加量为酚醛树脂质量的3.8倍时，获得了碳纳米棒为支撑骨架，石墨烯片层穿插其中的三维泡沫碳结构，展现出了良好的导电性、高比表面积(1593 m2 g-1)、合适的孔径分布等结构优势。该材料在6MKOH和1MTEABF4/MeCN的电解液中分别表现出259.3Fg-1(0.5 A g-1)和127.9Fg-1(0.5 A g-1)高比电容。在1MTEABF4/MeCN中，可获得27.7Whkg-1的最高能量密度；在6MKOH中，表现出了良好的循环稳定性(10000次循环测试后，比电容可保持初始电容的96.9%)。高比表面积、合适孔径分布、良好导电性的共同作用促使了以三维泡沫碳为电极的超级电容器表现出良好的电化学性能。
在三维泡沫碳材料的基础上，进一步掺入磷原子以探究不同磷掺杂量对碳电极的形貌、比表面积和孔结构、电化学性能的影响。磷原子掺杂对碳材料的形貌基本没有影响，但提高了材料的比表面积，比纯碳材料增加了374m2g-1。在6MKOH电解液中，0-1V的电压窗口下，磷掺杂碳材料表现出的最高比电容为290.3Fg-1。最佳磷掺杂量的碳材料可进一步拓展工作电压窗口至1.4V，表现出18.1Whkg-1的高能量密度。磷原子掺杂的碳材料的最大能量密度约为纯碳材料的能量密度的两倍，实现了比率性能的提高。
以强碱KOH为活化剂，采用一步碳化-活化法制备了不同形貌和结构的碳材料。通过优化活化剂与碳源的添加比例，制备出了具有高比表面积(3066 m2 g-1)和大平均孔径的分级多孔碳纳米片材料。这种高比表面积的分级多孔碳纳米片不仅为电荷存储提供了有效的双电层面积，而且有利于离子的迅速扩散。其在水系纽扣式对称型超级电容器中表现出365.6Fg-1的高比电容值、12.7Whkg-1的能量密度和杰出的循环稳定性(10000次循环后，比电容保留率达98.7%)。
以CsCl为盐模板，通过模板法制备了一系列具有不同结构的碳电极材料，探究了CsCl添加量对碳材料形貌、比表面积、孔径分布等的影响。当CsCl的添加量为酚醛树脂质量的3.8倍时，获得了碳纳米棒为支撑骨架，石墨烯片层穿插其中的三维泡沫碳结构，展现出了良好的导电性、高比表面积(1593 m2 g-1)、合适的孔径分布等结构优势。该材料在6MKOH和1MTEABF4/MeCN的电解液中分别表现出259.3Fg-1(0.5 A g-1)和127.9Fg-1(0.5 A g-1)高比电容。在1MTEABF4/MeCN中，可获得27.7Whkg-1的最高能量密度；在6MKOH中，表现出了良好的循环稳定性(10000次循环测试后，比电容可保持初始电容的96.9%)。高比表面积、合适孔径分布、良好导电性的共同作用促使了以三维泡沫碳为电极的超级电容器表现出良好的电化学性能。
在三维泡沫碳材料的基础上，进一步掺入磷原子以探究不同磷掺杂量对碳电极的形貌、比表面积和孔结构、电化学性能的影响。磷原子掺杂对碳材料的形貌基本没有影响，但提高了材料的比表面积，比纯碳材料增加了374m2g-1。在6MKOH电解液中，0-1V的电压窗口下，磷掺杂碳材料表现出的最高比电容为290.3Fg-1。最佳磷掺杂量的碳材料可进一步拓展工作电压窗口至1.4V，表现出18.1Whkg-1的高能量密度。磷原子掺杂的碳材料的最大能量密度约为纯碳材料的能量密度的两倍，实现了比率性能的提高。