碳基材料是商业超级电容器中的主要电极材料，因为表面积大，供应稳定，成本低[6]。通过张和同事的硬模板方法制作了具有高度取向的层状和大孔结构的 3D 纸状石墨烯（3DGF）[7]。当作为双电层电容器中的无粘合剂电极时，与 GF-800 相比，获得了 95 F·g-1 的显着比电容和显着的速率能力，受益于 3D 多孔支架内的缩短离子扩散和电子传输以及降低的电阻。将两种或多种纳米碳合金组合成混合电极是实现高能量密度的器件的有效途径。例如，Zheng 等[8]由颗粒化双壁或三壁 CNT 和长 MWCNT 作为连接体制成的分层 CNT。通过 CO2 蚀刻具有大内径和表面积的颗粒状 DWCNT 和 TWCNT 通过 MWCNT 连接以实现膜电极。这种独特的电极在 4 V 离子液体电解质中显示出高电容（57.9 F·g-1）和能量密度（35 Wh·kg-1）。Li 等[9]考虑到实际应用，使用 ZnCl2 作为成孔剂来平衡碳氢化合物整体的孔隙度和密度。制备的材料的表面可以从 370 至 1000 m2·g-1，相当于 1.6 至 0.6 g·cm-3 的密度。开发了不含任何添加剂的超厚电极（400 um），可以与高压电解液配合使用，离子液体电解质中电容为 150 F·m-3 ，体积能量密度为 64.7 Wh·L-1。Yu 等[10]展示了由置于氮掺杂的石墨烯氧化物（GO）层之间的对准的 CNT 组成的分层结构的碳微纤维。GO 用作分散 CNT 的良好表面活性剂，而 CNT 可以防止 GO 的重新排列改善孔隙度。掺杂到纳米碳中的杂原子增强了电导率和润湿性，并引起了赝电容。所获得的纳米结构碳具有大的表面积（396 m2·g-1）和高电导率（102 S·cm-1），有助于超高体积能量密度（6.3 mWh·cm-3）。最近，Acerce 等[11]描述了金属 1T 相 MoS2 纳米片由于有效地插入离子而在水性电解质中表现出高的电容，为 400 至 700 F·cm-3。

赝电容器通常将电荷存储在表面下方的几纳米处。当使用纳米尺寸的能量材料时，可以改善电容。金属氧化物（MnO2，RuO2 等）和导电聚合物（PANI，PEDOT，PMMA 等）是赝电容器的主要选择。例如，Liu 等[12]人实现了一种新的杂化 Co3O4 纳米线@MnO2 壳。由于 Co3O4 和 MnO2 之间的协同作用，核-壳纳米结构显示比每个组分更高的电容。这种新颖的核-壳纳米结构和有序的阵列几何形状确保离子与两个组件的紧密接触，以提供非常高的电容。Ghidiu 等[13]人的另一项研究在浓氢氟酸中采用二维 Ti3C2 作为电极，并显示出超过 300 F·cm-3 的高体积电容。

双电层电容器和赝电容的合理组合提高了循环性能和速率电容。然而，由于组件的密度低，这些复合材料通常具有低体积电容。徐等[14]证明了无金属复合材料作为混合纳米结构电极，其表现出超过 800 F·cm-3 的记录体积电容。复合材料通过在石墨烯整体中聚合 ANI 单体而构成，导致非常高的密度超过 1.5 g·cm-3。牛等[15]人结合了通过原位电化学聚合制造柔性，独立的 CNT/PANI 复合材料的有效“骨架/皮肤”策略。通过简单的原位电化学聚合，PANI 有效沉积在具有可控形态和复合材料微观结构的 CNT 膜表面。因此，具有广泛网状结构的 SWCNT 膜作为骨架，PANI 层是 CNT/PANI 复合材料的表皮。这种新颖的“骨架/皮肤”结构显着提高了导电性，并使复合膜的自立和柔性得以实现。当作为电极用作电极时，实现了高能量密度（131 Wh·kg-1）和功率密度（62.5 kW·kg-1）。

要实现超级电容器高能量密度和高功率密度的重要措施之一是加快研发高电化学活性电极材料。电容的改善取决于开发新的电极材料，并提高对电化学中间层的基本了解。纳米结构能量材料的探索是进一步提高超级电容器性能的第一步。在工作电容器中充分展示电容电极还有许多工程问题。例如，由于电极表面的动态变化，假电容器不是很稳定。大多数有机电解质和离子液体是吸湿性的，这表明它们对水分敏感，需要非常苛刻的处理条件。应该注意的是，超级电容器性能被广泛接受为探测纳米结构材料的表面和能量化学性质，为界面提供了新的知识。还要求微电容器和柔性/可穿戴超级电容器与芯片和下一代电子设备集成。这将指导能源材料与实际装置制造的材料加工的未来整合。