超级电容器，又称电化学电容器、双层电容器、金电容器和法拉电容器，是上世纪七八十年代通过极化电解质发展起来储能的电化学元件。
它不同于传统的化学电源。它是一种介于传统电容器和电池之间并具有特殊性能的电源。它主要依靠双层和氧化来恢复假电容电荷来储存电能。然而，在储能过程中没有化学反应。这种储能过程是可逆的，因为超级电容器可以反复充放数十万次。
超级电容器结构的具体细节取决于超级电容器的应用和使用。这些材料可能会因制造商或特定的应用需求而略有不同。所有超级电容器的共同点是，它们包含一个正极、一个负极和两个电极之间的隔膜，电解质填充两个电极和隔膜分离的孔隙。
如图所示，超级电容器的结构由高比表面积的多孔电极材料、多孔电池隔膜和电解质组成。隔膜应满足离子电导率尽可能高、电子电导率尽可能低的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜。根据电极材料的性质选择电解质的类型。
可分为以下两类：
：它是由电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列引起的电荷对抗引起的。对于电极/溶液系统，子导电的电解质溶液界面上形成双层。
在两个电极上施加电场时，溶液中的阴阳离子分别向正负电极迁移，在电极表面形成双层；电场取消后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引，使双层稳定，在正负电极之间产生相对稳定的电位差。
此时，对于一个电极，在一定距离内（分散层）产生与电极上电荷相同的异性离子电荷，保持电中性；当两极连接到外部电路时，电极上的电荷迁移到外部电路，溶液中的离子迁移到溶液中，这是双层电容的充放电原理。
：理论模型是由Conway首先，在电极表面沉积在电极表面和近表面或体相的二维或准二维空间中，产生与电极充电电位相关的高度可逆化学吸附和氧化还原反应。
对于法拉第准电容器，储存电荷的过程不仅包括双层储存，还包括电解液离子和电极活性物质的氧化还原反应。
当电解液中的离子(如H 、OH-、K 或Li )当溶液在外加电场的作用下扩散到电极/溶液界面时，会通过界面上的氧化还原反应进入电极表面活性氧化物的体相，使大量电荷储存在电极中。
放电时，这些进入氧化物的离子通过上述氧化还原反应返回电解质，储存的电荷通过外部电路释放，这是法拉第准电容器的充放电机制。
1.达到法拉级电容量的体积很小；
2.无需特殊充电电路和控制放电电路；
3.与电池相比，过充过放不会对其寿命产生负面影响；
4.从环保的角度来看，它是一种绿色能源；
5.超级电容器可以焊接，因此没有电池接触不牢固等问题；
1.使用不当会导致电解质泄漏；
与铝电解电容器相比，其内阻较大，因此不能用于交流电路；
1.超级电容器可视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板。正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层。分离的正离子靠近负极板，负离子靠近正极板。
2.超级电容器将能量储存在分离的电荷中储存电荷的面积越大，分离的电荷越密集，容量越大。
3.传统电容器的面积是导体的平板面积。为了获得更大的容量，导体材料被长时间轧制，有时表面积由特殊的组织结构增加。传统电容器是用绝缘材料分离的两极板，一般是塑料薄膜、纸张等。这些材料通常需要尽可能薄。
4.超级电容器的面积是基于多孔碳材料，允许其面积达到2万m2/g，更大的表面积可以通过一些措施来实现。超级电容器电荷分离的距离取决于被吸引到带电电极的电解质离子的大小。（<10 Å）与传统电容器薄膜材料的距离较小。
5.巨大的表面积和非常小的电荷分离距离使超级电容器比传统电容器具有惊人的静电容量，这也是它的超级。
超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1~2s，完全电阻-容式电路放电约需要5τ，也就是说，短路放电需要5次左右~10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全放干净）。
超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一个放电率的限制是热，反复以剧烈的速度放电会增加电容器的温度，最终导致断路。
下面附上一段视频，让大家看看超级电容的充放电。
来源：面包板社区