超级电容器是一种广泛应用的高功率密度储能设备。它们可以在宽电压范围内快速充电和放电,并且使用寿命长。为了发挥超级电容器作为能源存储设备的潜力,需要在保持高功率密度的同时尽可能增加超级电容器的能量密度。设计具有高比容量和长寿命的新型电极材料是发展超级电容器技术的重要途径。这些电极材料应具有高电导率和稳定的结构,以保证在长期的充电和放电循环中不会发生结构变形。通过提供更多的电化学活性接触面积并加速离子扩散过程来促进电极和电解质界面之间的表面反应也非常重要。石墨烯基材料具有比表面积大,多孔结构可调,导电率和导热率高等优点,并且可以通过物理和化学改性方法进行结构调节,因此在超级电容器中具有重要的应用前景。针对提高超级电容器能量密度的需求,可以通过优化其制备工艺来实现,但提升幅度有限,发展具有更优异电化学性能的电极活性材料和新型电解质是更有有效的方法。解决此问题的另一条途径是构建非对称超级电容器。由于工作电压范围更广,非对称超级电容器的能量密度要明显高于对称型超级电容器。然而,其主要缺点是两个电极的动力学不匹配,双电层电容电极表面离子吸脱附比对电极（电池电极材料或赝电容材料）的离子插入或氧化还原过程要快得多。解决上述问题的有效方法之一是采用能够同时实现快速电化学反应的正负极材料。本论文提出了一种制备基于全石墨烯电极的非对称超级电容器系统的新方法,解决了正负极之间动力学不平衡的问题。本文通过在还原氧化石墨烯表面上引入C=O官能团作为阴极,并将其与作为阳极的碘掺杂石墨烯组合来构建全石墨烯电极的非对称超级电容器,并探索了功能化石墨烯电极表面快速反应的优势。与传统的非对称超级电容器相比,该新型器件展现出更高的能量密度与功率密度,这是因为两个基于石墨烯的电极具有相似的开放式平面结构,可以保证每个电极以其最大容量工作,并降低电极之间的动力学不平衡性。该全石墨烯基非对称超级电容器可以实现91 Wh kg-1和424.95 W kg-1的高能量密度与高功率密度,在4000次循环后仍保留76%的容量。在此基础上,本论文还设计了基于全石墨烯电极的柔性微超级电容,即将功能化石墨烯作为双电层电极,碘掺杂石墨烯作为法拉第电极,通过模板法,制作了负载于柔性基底上的可弯折微型非对称超级电容器。与传统微型超级电容器相比,该柔性器件展现出更高的比电容,良好的倍率性能和较长的循环寿命,这可以归因于全石墨烯电极体系的应用。双电层存储和法拉第电荷存储的结合使该器件能够提供高能量密度(4.75 m Wh cm-3)和高功率密度(61.55 W cm-3),在5000次循环后保持83%的电容。在弯折测试中,该器件能够在0-180o弯折角度范围内进行多达2000次的稳定循环。本论文还进一步通过与传统非对称超级电容器的对比,探索了基于全石墨烯电极的非对称超级电容器对于电极间动力学不匹配问题的原理。实验中设计了两种非对称超级电容器,一种是以Mn O2为阳极材料,功能化的石墨烯为阴极材料的的传统非对称超级电容器,另一种以碘掺杂石墨烯为阳极,功能化石墨系为阴极的全石墨烯非对称电容器。尽管在单电极测试时,Mn O2比碘掺杂石墨烯具有更好的倍率性能,但在组装成器件后,全石墨烯电极非对称电容器的倍率性能要明显优于传统器件,证明了正负极之间的动力学匹配是决定非对称超级电容器性能的关键因素。