高性能スーパーキャパシタのためのカーボンアーキテクチャの進歩：課題と将来展望

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive overview of recent carbon electrode engineering strategies, useful for researchers entering the field of supercapacitor materials.

🏢実務担当者:Offers insights into scalable fabrication and high-mass-loading electrodes for companies developing energy storage solutions.

電気モビリティ、ウェアラブルエレクトロニクス、およびグリッドシステムにおける急速充電・長寿命エネルギー貯蔵への需要の高まりにより、スーパーキャパシタの開発が加速している。炭素系電極は、その調整可能な多孔性、高い導電性、および構造的安定性により、引き続きこの分野をリードしている。しかしながら、低いエネルギー密度、厚い電極における遅いイオン輸送、および低次元ナノカーボンの再積層といった課題は、依然として主要なボトルネックとなっている。多くの研究が電荷貯蔵メカニズムの理解と炭素構造の改良に焦点を当てている一方で、官能基化戦略、ヘテロ原子の役割、および炭素系擬似容量成分のスケーラブルなデバイスへの統合に関する議論は限られている。本レビューは、過去2〜3年間の炭素電極工学戦略における最近の進歩について批判的な概観を提供する。議論は、ゼロ次元から三次元構造にわたる構造-特性関係を結び付け、階層的細孔設計、バインダーレス構造、およびフレキシブルデバイス統合などの変革的アプローチを強調する。本レビューはまた、持続可能な炭素源、スケーラブルな製造経路、および電気二重層と擬似容量の寄与の間の相乗効果も扱う。さらに、我々は主要な科学的および製造上の課題、特に高質量負荷電極と次世代フレキシブルスーパーキャパシタに向けた新興の方向性を分析する。統一されたロードマップを提示することにより、本レビューは持続可能で高エネルギーの炭素系スーパーキャパシタ技術を前進させることを目的とし、この分野に参入する研究者にとって貴重な参考資料となる。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The increasing demand for rapid-charging, long-life energy storage in electric mobility, wearable electronics, and grid systems has expedited the development of supercapacitors. Carbon-based electrodes continue to lead the field due to their tunable porosity, high conductivity, and structural stability. However, challenges such as low energy density, sluggish ion transport in thick electrodes, and restacking of low-dimensional nanocarbons remain major bottlenecks. While much research focuses on understanding charge-storage mechanisms and improving carbon architectures, there is limited discussion of functionalization strategies, the role of heteroatoms, and the integration of carbon-based pseudocapacitive components into scalable devices. This review provides a critical overview of recent advancements in carbon electrode engineering strategies from the last two to three years. The discussions link structure–property relationships across zero- to three-dimensional architectures, highlighting transformative approaches such as hierarchical pore design, binder-free architecture, and flexible device integration. This review also covers sustainable carbon sources, scalable fabrication routes, and synergy between electric double-layer and pseudocapacitive contributions. Additionally, we analyze key scientific and manufacturing challenges, particularly emerging directions toward high-mass-loading electrodes and next-generation flexible supercapacitors. By presenting a unified roadmap, this review aims to advance sustainable, high-energy carbon-based supercapacitor technologies and serves as a valuable reference for researchers entering the field.

• openalex https://doi.org/10.1016/j.est.2026.123393first seen 2026-07-03 05:18:40