国际竞争激烈的功率补充应用如负载跟踪、系统频率调制、无功支持、机械能量回收和新能源发电高效利用等急需分钟级功率补充电源。电化学超级电容器具有10 kW/kg以上的极高功率密度和超过1万次的循环寿命，远优于锂离子电池（<1 kW/kg，<2000次循环寿命），因此超级电容器天然适配于功率补充应用。然而，传统超级电容器能量密度仅为锂离子电池的1/10，影响其实际应用。因此，在保持高功率密度优势的同时发展兼具高比能的超级电容器，是超级电容器领域极具挑战性的难题和制约其广泛应用的最关键问题。
近期，中国科学院上海硅酸盐研究所先进材料与新能源应用研究团队基于超级电容器的能量密度E与比电容C和工作电压V（E=1/2CV2）的关系，从提升电极材料比电容和工作电压两个方面出发，梳理、归纳并总结了相关研究进展。在材料类国际学术期刊Materials Science and Engineering R（IF = 33.67）上发表了题为“Materials Design and Preparation for High Energy Density and High Power Density Electrochemical Supercapacitor”的综述性论文。该综述包涵6个章节、63幅大图、7个汇总表格、近1000篇参考文献、9万余字，从超级电容器的历史、分类、基本原理和器件结构，以及高比能高功率超级电容器的关键问题与设计策略等多维度系统性阐述了该领域的最新研究进展，并提出了这一领域仍面临的主要挑战和未来可能的解决方案。
针对功率补充应用迫切需求的高比能高功率超级电容器，该团队从2010年开始布局高比能高功率超级电容器研究方向，在高比电容少层介孔碳电极材料的设计与宏量制备方法、赝电容式极速储放能金属氧化物缺陷态调控、宽电压水系高比能超级电容器的器件构筑等方面取得系列进展，发表Science、Nat. Commun.、Adv. Mater. 等材料与器件相关学术论文100余篇，获授权专利30余项，承担“十三五”超级电容器重点研发计划项目并顺利结题，相关研究成果获2019年上海市自然科学一等奖，为推动超级电容器的推广应用起到了重要作用。
该综述性论文第一作者为上海硅酸盐所董武杰博士，通讯作者为黄富强研究员。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市自然科学基金的支持。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.mser.2022.100713
超级电容器与其他储能器件的能量-功率密度对比
超级电容器发展历程与原理简介
不同类型超级电容器优缺点比较
高比能超级电容器关键因素与改性策略
