与传统的二次电池相比，电化学电容器具有高功率密度、长循环稳定性、长寿命和高安全性等特点，被视为高功率输送或快速存储能量应用方面的一种重要储能方式，然而传统的电化学电容器能量密度往往较低。本课题组长期、全面、系统、深入地研究电化学电容器的前沿性基础科学问题，主要聚焦于改善和提升电化学电容器的能量密度方面：一个研究方向是应用纳米技术及分子设计路线，合成制备具有高比容量、高充电电压、高电导率的新型纳米多孔电极材料，从而提高电化学电容器电极材料的比电容。另一个方向则是应用非对称型或混合型电化学电容器体系，即一个电极采用具有双电层电容行为的碳材料如活性炭，而另一个电极则采用赝电容电极材料如MnO2（非对称型）或电池电极材料如石墨、锰酸锂（混合型）等，同时搭配具备宽电化学工作窗口、高化学和电化学稳定性、高热稳定性以及高离子电导率的电解质，通过提高电化学电容器的工作电压，从而提高电容器的能量密度。此外，本课题组还将各种电化学测试技术与现代物理化学的表征方法相结合，研究各种电化学电容器的比能量、比功率和循环寿命与电极材料的组成和结构的关系，探讨离子在纳米孔内液相中的传输和双电层特性，揭示纳米液相中双电层的形成机理，阐明其电荷储存机理，建立新型电化学电容器的电极反应过程模型和反应速度理论；致力于研究电解液组成和结构对提高电化学电容器能量密度、功率密度和循环寿命的影响规律；不断探索高比能、高比功率的电化学电容器新体系，为设计高能量密度、高功率密度及长寿命的新型电化学电容器提供理论基础和技术指导。本课题组还承担并完成了诸多如《高比能量电化学电容器的研究》等国家重点研发项目计划，取得了一系列自主研发的重大创新成果，相关科研成果多次发表在Chem. Soc. Rev, Joule, Angew. Chem. Int. Ed.等国内外知名学术期刊上。