铝电解电容器（Aluminum electrolytic capacitor,AEC）被广泛应用于交流滤波领域,但其本身存在体积大、容量低、质量大等问题,这极大地阻碍了电子产品的小型化和轻量化发展。而超级电容器（Supercapacitor,SC）是一种具有高比电容,小体积的新型储能器件,很有希望解决这一难题。传统超级电容器电极主要为多孔的活性炭,其曲折狭窄的孔结构限制了电解液离子的扩散速率,导致超级电容器无法满足交流滤波的高频率响应要求。此外,极地探索、航空航天等领域对于超级电容器在低温下的滤波性能提出了更高要求。因此,需要开发能够在低温下实现快速充放电的滤波超级电容器,但超级电容器能否用于低温滤波目前未知。碳纳米洋葱（Carbon nano-onions,CNOs）是一种具有同心石墨层包裹的球状结构的碳材料。相比于其他材料而言,其正曲率表面有助于电解液离子在电极/电解液界面实现快速迁移。以碳纳米洋葱作为电极,超级电容器在充放电过程中离子在电极表面的吸附/解吸速度更快,这可以提高超级电容器的响应速率。因此,CNOs材料在低温交流滤波领域具有非常大的潜力。本文采用化学气相沉积法（Chemical vapor deposition,CVD）制备了小尺寸,高曲率的中空碳纳米洋葱,并通过旋涂法将其负载于Ni箔表面。经过二次化学气相沉积,制备了一种碳纳米洋葱和石墨烯的复合结构电极。依靠碳洋葱自身的开放结构减小离子扩散阻力,依靠CVD高温处理增加电极材料的导电性,依靠CVD生长的石墨烯将电极材料与Ni集流体之间紧密连接以减小界面电阻,从而实现超级电容器的快速响应。通过对旋涂参数和CVD参数的调控,利用电化学阻抗谱确定了碳纳米洋葱基超级电容器用于滤波的最优性能。室温条件下,其在6 M KOH的水系电解液中具有目前最高的120 Hz相位角（-85.8°）和极小的RC时间常数0.098 ms,显示出超快的充放电速率。在1 M EMIMBF4/ACN的有机电解液中也具有-82.3°的高相位角和3 V的电压窗口。无论是在水系还是有机系电解液中,超级电容器均可以达到2000 V s-1的超高扫描速率。水系超级电容器在0.1 m A cm-2的电流密度下经过5万次充放电仍可以保持近乎100%的库伦效率和容量保持率。将低熔点的（BMIMBF4/ACN）低温电解液与碳洋葱的外表面结构优势结合,超级电容器在-50℃的超低温下仍保持-50.8°的相位角和500 V s-1的高扫描速率,优于AEC。通过设计并组装滤波电路,成功证实了在室温下无论是水系还是有机电解液超级电容器,都可以成功将60 Hz的交流电转化为平滑的直流电。最重要的是,我们首次证明了超级电容器在-50℃的低温条件下也可以用于交流滤波,这是碳洋葱基超级电容器在低温滤波领域的新应用。