最近几年,超级电容器以其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、对环境友好等优点引起了储能领域研究人员的广泛关注。但是,碳基超级电容器仍然在某些方面存在一些缺点与不足,比如能量密度低以及低温下电解质冻结等问题。因此,为了提高碳基超级电容器的能量密度和低温下的电化学性能,我们通过引入电解液添加剂的一种简便有效的方法来改善这些问题。本文的相关结果如下:1.高比电容和高能量密度的超级电容器一直是科研工作者们不断追求的目标,其中杂原子掺杂就是可选择的方法。在本论文工作中,设计了一种有效的策略。首先,在700 oC下用硫粉对活性炭表面进行改性使其表面生成含硫基团,并显示出良好的电化学性能。然后,引入氧化还原添加剂Na2S与碳材料表面的含硫基团进行氧化还原反应（在正极处）并形成化学键。结果,当电流密度高达15 A g-1时,其比电容仍可达到643 F g-1,且能量密度高达12.6 Wh kg-1。这一提升归因于碳材料表面的含硫基团与氧化还原添加剂中的S2-协同作用,并形成共价键。因此,这种策略（表面改性和氧化还原添加剂的协同作用）为提高碳基超级电容器的性能提供了有效的手段。2.低温下电解质的冻结和导电性不足被认为是低温下超级电容器储能的主要问题。在当前的工作中,我们提出了低温水系电解液添加剂二甲基亚砜（DMSO）。以摩尔分数为0.3的二甲基亚砜为添加剂,其中6 M–0.3 DMSO–KOH电解质(将摩尔分数为0.3的二甲基亚砜水溶液加入到KOH中配制成6 mol L-1DMSO–KOH电解质)在-40 oC下仍然可以正常工作。红外、拉曼光谱研究分析表明DMSO与水分子之间形成了稳定的氢键,这是该水系电解质在超低温条件下能稳定工作的原因。电化学测试表明,在经过10000次充放电循环后该材料在室温（RT）、-20 oC、-40 oC的电容保持率分别为94.0%、92.0%和90.0%。该结果显示出该材料在DMSO–KOH电解液中呈现出良好的循环稳定性,尤其是低温下的循环稳定性的保持。与此同时,我们还将这种设计思路分别推广到酸性（H2SO4）体系和中性（NaNO3）体系中都达到了令人满意的效果。因此,该工作的设计思路为开发低温水系电解质提供了一个简单而有效的策略。