超级电容是20世纪60年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件，具有法拉级的超大电容量，比同体积的电解电容容量大2000～6000倍，功率密度比电池高10～100倍，可以进行大电流充放电，且充放电效率高。超级电容的出现填补了传统的静电电容和化学电源之间的空白，并以其优越的性能及广阔的应用前景受到了各个国家的重视。超级电容有多种外观形式。超级电容的分类方法并未完全统一，一般认为超级电容包括电化学（Electro-chemical Capacitor，EC）和双层电容器（Electric double lager Capacitor）两大类。超级电容器储能机理在1879年被Helmholz发现，但利用这个原理将大量的电能存储在物质表面，像电池一样用于实际目的的人是Becker。随后，美国Sohio公司开始利用基于高比表面的碳材料的双层电容。Conway于1975～1981年间开发了另一种类型的准电容体系。日本NEC公司也从1979年开始一直生产超级电容，并将该技术应用于电动汽车的电池启动系统，开始了超级电容器的大规模商业应用。
超级电容的工作原理是利用双电层原理的电容，如图7-11所示。当外加电压加到超级电容的两个极板上时，与普通电容一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷。在超级电容的两极板上电荷产生的电场作用下，电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极上的电势时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容为正常工作状态（通常为3V以下）；如超级电容两端电压超过电解液的氧化还原电极上的电势时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出，超级电容的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能较为稳定。
在超级电容的应用中，由于其额定电压很低（不到3V），常需要大量的串联。又由于经常需要大电流充放电，因此串联中的各个单体电容上电压是否一致是至关重要的。如果不采取必要的均压措施，会引起各个单体电容上电压差别较大，严重影响超级电容的性能和寿命。
超级电容多用于储能。充有电荷后静置状态下的电荷保持能力取决于漏电流，经过相对长的静置时间后，漏电流大的超级电容保持的电荷明显低于漏电流小的。因此放电时，漏电流大的先达到放电结束，而漏电流小的仍保持较多的电荷，充电时漏电流小的首先达到充电结束。(www.xing528.com)
图7-11 超级电容原理
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