石墨烯实验研究取得了理想结果，红宝石电容电荷迁移率和化学稳定性

多孔碳可以以多维结构存在，孔道可控、能与多种材料复合，原料易得且价格低廉等，众多的优点集一体，具有广阔的应用前景。而用作电容型正极材料的多孔碳一般要有大于1000m2/g的比表面积、优良的电导率以及突出的电解液到碳材料孔内空间的可及性。活性炭是目前广泛用于商用的电极材料，同时它在含有的有机电解液中会表现出良好的双电层电容特性，电位可高达4.6V vs. Li+/Li，是理想的电容器的正极材料之选。近几年以商品化的活性炭为正极材料的电容器的研究越来越多。Li等人使用玉米芯制备的氮掺杂活性炭具有高达2900m2/g的比表面积，在半电池结构的有机电解液中，在0.4A/g时初始比容量可达129mAh/g(185F/g)。该活性炭作为正极，Si/C作为负极组装的电容器在功率密度为1747～30127W/kg时表现出141～230Wh/kg的高能量密度，在8000圈循环后仍有76.3%的电容保持率。Cho等人合成了多结构部分石墨活性炭(PG-AC)并同时组装了具有优异电化学性能的混合红宝石电容器。PG-AC与Li4Ti5O12的复合材料呈现部分石墨化和多孔结构，从而提供了两种不同的电容机制：电双层电容和浅插层，在混合电容器中具有广阔的应用前景。不过，目前商用活性炭的孔径较窄，大多以小于2nm的微孔为主，虽然比表面积较大，但这些微孔与大尺寸的电解液离子不相容，尤其是在有机体系中，所以只能提供较低的比容量；而且，离子在微孔孔道里的传输速率也会受到限制，从而影响器件的能量和功率密度，因此，合理的孔径分布和可控的孔道结构也是提高电容器电化学性能的关键。另一方面，表面功能化修饰是提高碳材料应用特性的另一种可靠方法。例如，含氮基团可以产生或增加材料表面的缺陷度，从而提供离子反应的活性位点，提供亲水基团可以增强材料的润湿性等，这对提高材料的电化学性能均是有利的。Puthusseri等人采用聚合物为碳前驱体制备了3D结构的多孔碳，并以此为正极，采用LTO为负极组装了电容器，在1.0mol/L LiPF6电解液中获得了较好的电化学性能，在循环数千圈之后，保持着优异的循环稳定性；制备一种具有多级孔结构的网状氮掺杂碳纳米片并同时用作对称电容器的正负极材料，该对称电容器拥有一个高的工作电压窗口(0~4.5V)，获得了281.4Wh/kg的高能量密度和22.5kW/kg的功率密度，并在10000次充放电循环后容量保持率高达84.5%。石墨烯自发现以来因其独特且优异的物理化学性质受到了广泛关注和应用，它具有独特的二维纳米结构，理论比表面积高达2630m2/g，同时也因其优异的导电性、电荷迁移率和化学稳定性等被越来越多地应用在电容器中。Zhang等人制备了拥有高比表面积(3355m2/g)的3D石墨烯作为正极材料，拥有高比容量的Fe3O4/石墨烯(Fe3O4/G)复合材料为负极材料。在0～2.7V，电流密度为0.03～21.0A/g时，石墨烯的比电容为148～187F/g，能量密度可达37.3～207.3Wh/kg。该体系组装的电容器在功率密度为53～20600W/kg时，其能量密度为165～203Wh/kg。虽然石墨烯的实验研究取得了较理想的结果，但还没有一种高效的方法来大批量生产高质量的石墨烯，因此石墨烯的广泛应用也受到一定的限制。近年来，对碳气凝胶和碳纳米管的研究也取得了很大的进展，虽然它们具有良好的孔隙结构和电化学性能，但它们复杂的净化工艺和高生产成本阻碍了它们的商业化，且在电容器中的研究还处在尚未成熟的阶段，因此，对电容器正极材料的研究任重道远，在文献已报道的电容器中，负极材料多采用石墨、硬碳或者金属氧化物（例如，钛酸锂、TiO2、Nb2O5、V2O5等），而正极材料大多使用活性炭。但由于正负两极的储能机理的不同导致其反应动力学相差很大，正负极的比容量匹配不佳，导致组装而成的电容器在大电流密度下工作时只能输出较低的能量密度，表现出较差的循环寿命，不能满足电容器在工业上的应用需求，通过调节正负极材料的质量比来实现正负极容量匹配的方法可以在一定程度上解决上述问题。