超級電容器，也稱電化學(xué)電容器，是基于多孔炭電極/電解液界面的雙電層電容，或者基于金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏谋砻婵焖佟⒖赡娴姆ɡ诜磻?yīng)產(chǎn)生的準(zhǔn)電容（pseudo-capacitors）來實(shí)現(xiàn)能量的儲存。其結(jié)構(gòu)和電池的結(jié)構(gòu)類似，主要包括雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔離物4個(gè)部件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長、低溫性能好、安全、可靠、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
二、關(guān)鍵技術(shù)
超級電容器按正、負(fù)電極的儲能機(jī)制主要?jiǎng)澐譃槿悾赫?、?fù)電極都以雙電層為主要儲能機(jī)制的雙電層電容器，正、負(fù)電極都以準(zhǔn)電容為主要機(jī)制的電化學(xué)準(zhǔn)電容器，以及兩電極分別以雙電層和準(zhǔn)電容為主要機(jī)制的混合型電化學(xué)電容器?；诙嗫滋坎牧系碾p電層電容器是當(dāng)前商品化超級電容器的主流，雙電層電容器的工作電壓可達(dá)2.5V以上，兼有高的能量密度和功率密度（Maxwell生產(chǎn)的3000F/2.7V雙電層電容器的能量密度和功率密度分別達(dá)到5Wh/kg和10kW/kg和6.4kW/L），循環(huán)壽命長（>105次），已廣泛應(yīng)用于混合電動汽車、不間斷電源、通訊、航空航天等領(lǐng)域。目前，超級電容器的主要關(guān)鍵技術(shù)包括高性能電極材料技術(shù)、超級電容封裝和模塊化技術(shù)，以及超級電容與新能源的耦合技術(shù)等。
三、應(yīng)用現(xiàn)狀
超級電容器優(yōu)越的性能和廣闊的應(yīng)用前景吸引了全世界的關(guān)注，一些國家還建立了專門的國家管理機(jī)構(gòu)，如美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA。從1996年起，歐共體在焦耳（Joul）項(xiàng)目框架下設(shè)置“電動車用超級電容器”項(xiàng)目。日本設(shè)立新電容器研究會，將超級電容器研究列入“新陽光”計(jì)劃。美國的Surpercapacitor Symposium從1991年起，每年都舉辦一次國際性的超級電容器研討會。我國863計(jì)劃在電動汽車、納米專項(xiàng)和功能材料等領(lǐng)域也對超級電容器系統(tǒng)集成、關(guān)鍵技術(shù)及其在新能源發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行了資助。
在超級電容器產(chǎn)業(yè)化方面，日本、美國、俄羅斯處于領(lǐng)先地位，幾乎壟斷了整個(gè)超級電容器市場。日本在電化學(xué)電容器的研究和開發(fā)方面具有明顯的優(yōu)勢，Nippon Chemi-Con、NEC-Tokin、Matsushita、NEC、Elna、Tokin、Murata等公司的生產(chǎn)量占據(jù)全球超級電容器生產(chǎn)總量的一半以上。Maxwell是美國主要的超級電容器生產(chǎn)商，生產(chǎn)大、中型C/C有機(jī)電解液雙電層電容器。韓國NessCap、德國EPCOS AG、澳大利亞Cap-XX等公司生產(chǎn)的C/C有機(jī)電解液體系超級電容器，俄羅斯ESMA生產(chǎn)的大型C/Ni(OH)2混合型超級電容器也都具有很高的性能水平。國內(nèi)從事小容量超級電容器生產(chǎn)的廠家有二三十家，然而，能夠批量生產(chǎn)大容量超級電容器并達(dá)到實(shí)用化水平的廠家只有上海奧威、江蘇雙登、北京集星、錦州凱美、洛陽凱邁嘉華等幾家超級電容器生產(chǎn)廠家。從總體上講，我國超級電容器的研發(fā)水平與國外還有一定的差距。
四、發(fā)展趨勢
進(jìn)一步提高超級電容的能量密度和功率密度，是超級電容技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。目前提高超級電容能量密度的主要途徑之一是開發(fā)混合型超級電容，比如采用具有氧化還原活性的材料與活性炭組成不對稱超級電容、鋰離子嵌入化合物以及鋰離子電池碳材料的混合超級電容等。開發(fā)具有高比電容量、高工作電壓、大比功率密度以及長循環(huán)壽命的復(fù)合電極材料是今后超級電容研發(fā)的重點(diǎn)。
