超级电容，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。
它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。
超级电容器的结构如图所示，是由高比表面积的多孔化电极材料、多孔性电池隔膜及电解液组成。隔膜应满足具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜。电解液的类型根据电极材料的性质进行选择。1、双电层电容：是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的。对一个电极/溶液体系，会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言，会在一定距离内(分散层)产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷，使其保持电中性；当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性，这便是双电层电容的充放电原理。2、法拉第准电容：其理论模型是由Conway首先提出，是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。
对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面时，会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时，这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。3、和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；5、超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；2、和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；1、超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，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，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。2、超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。3、传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。4、超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。5、庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。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，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5~10s（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。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。中国超级电容产业链上中下游市场分析
数据显示，2015-2020年我国超级电容器从66.5亿元增长至154.9亿元，复合年均增长率为18.4%，中商产业研究院预测在2021年我国超级电容器的市场规模可达到176亿元。
超级电容器行业的下游主要包括电网、交通运输、消费电子、军工、汽车、工业设备等应用领域。数据显示，超级电容器的主要下游应用行业是交通运输、工业和新能源大领域，共占到下游应用的90.0%。2020年因新冠疫情的影响，市场规模有所下滑，但在国家和地方政策大力的支持、市场消费需求的强劲恢复等因素利好下，汽车行业表现大大好于预期。2020年，汽车产销分别完成2522.5万辆和2531.1万辆，同比分别下降2%和1.9%，再次领跑全球，预计在2021年产量和销量也将分别达到2446万辆和2465万辆。汽车市场规模的不断回温和扩大也将带动超级电容器的使用率，从而扩大超级电容器的市场需求。近年来国家陆续推出了鼓励先进制造业的政策，为工业自动化装备行业的发展提供了有力的政策支持，中国工业自动化装备行业发展取得明显进步，国产替代进程加速。12月份，规模以上工业增加值同比实际增长7.3%(以下增加值增速均为扣除价格因素的实际增长率)，增速较11月份加快0.3个百分点。从环比看，12月份，规模以上工业增加值比上月增长1.10%。2020年，规模以上工业增加值比上年增长2.8%。随着工业规模的不断扩大，也将带动我国超级电容器的发展，潜在市场前景可观。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。近年来，我国积极发展以太阳能、风能为代表的新能源，已具有一定的规模成效。数据显示，2020年前三季度，全国光伏新增装机1870万千瓦，其中，光伏电站1004万千瓦、分布式光伏866万千瓦。截至2020年9月底，光伏发电累计装机2.23亿千瓦。最新数据显示，我国风电装机量持续增长，截止到2020年11月，我国风电装机量达到236.2GW，新增装机量为24.6GW。自2008年以来一直保持世界第一，占全球累计风电装机量的32.24%。（内容综合自ittbank及中商产业研究院，谢谢！）
