超级电容器的历史
电池技术的缺陷
新型电池如锂离子电池和镍氢电池可以提供可靠的储能方案，并已广泛应用于许多领域。众所周知，化学电池通过电化学反应，利用法拉第电荷转移来储存电荷，寿命较短，受温度影响较大，这也是采用铅酸电池(蓄电池)的设计者所面临的困难。同时，大电流会直接影响这些电池的寿命，所以对于一些要求长寿命、高可靠性的应用，这些基于化学反应的电池表现出各种缺点。
超级电容器的特点和优势
超级电容器的原理并不是什么新技术。最常见的超级电容器是双电层结构。与电解电容器相比，这种超级电容器具有非常高的能量密度和功率密度。与传统电容器和二次电池相比，超级电容器比普通电容器具有更高的电荷储存能力，具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、温度范围宽、安全性高等特点。
除了快速充放电，超级电容器的另一个主要特点是低阻抗。因此，当一个超级电容完全放电时，它会表现出小电阻特性，如果没有限制，它会汲取可能的源电流。因此，必须使用恒流或恒压充电器。
10年前，超级电容器每年只能少量销售，价格非常昂贵，大约1 ~ 2美元/法拉。现在超级电容器已经作为标准产品大量供应市场，价格也大幅降低，平均为0.01 ~ 0.02美元/法拉。近年来，超级电容器开始进入许多应用领域，如消费电子、工业和交通运输。
超级电容器的结构
虽然世界上有许多超级电容器制造商，可以提供多种超级电容器产品，但大多数都是基于类似的双电层结构。超级电容在结构上与电解电容非常相似，主要区别在于电极材料，如图2所示。
图2超级电容器与电池或电解电容器在结构上的主要区别在于电极材料。
早期超级电容器的电极由碳制成，碳电极材料的表面积非常大，电容取决于表面积和电极之间的距离。碳电极的大表面积加上电极之间的小距离使得超级电容器的电容非常大，大多数超级电容器可以达到法拉级，一般电容范围为1 ~ 5000 F。
使用超级电容器
超级电容器用途广泛。结合燃料电池等高能量密度物质，超级电容器可以提供快速的能量释放，满足高功率要求，使燃料电池只能作为能源使用。目前超级电容器的能量密度可以高达20kW/kg，已经开始抢占传统电容器和电池之间的这部分市场。
在那些要求高可靠性但能量需求低的应用中，可以用超级电容代替电池，或者将超级电容和电池组合起来用在需要高能量的场合，这样就可以使用更小更经济的电池。
超级电容的ESR值很低，所以可以输出大电流，吸收大电流也很快。与化学充电原理相比，超级电容器的工作原理使得该产品的性能更加稳定，因此超级电容器的使用寿命更长。对于电动工具、玩具等需要快速充电的设备，超级电容无疑是一种理想的电源。
有些产品适用于电池/超级电容器混合系统，使用超级电容器可以避免使用大容量电池，以便获得更多的能量。比如消费电子产品中的数码相机就是一个例子。超级电容器的使用使数码相机能够使用廉价的碱性电池(而不是昂贵的锂离子电池)。
超级电容器电池的额定电压范围是2.5~2.7V，因此许多应用需要使用多个超级电容器电池。当串联这些单元时，设计工程师需要考虑单元之间的平衡和充电。
任何超级电容器在通电时都会通过内部并联电阻放电。这个放电电流称为漏电流，它会影响超级电容器单元的自放电。与一些二次电池技术类似，超级电容器串联使用时需要平衡电压，因为存在漏电流，内部并联电阻的大小将决定串联超级电容器单元上的电压分布。当超级电容器上的电压稳定时，每个电池上的电压将随着不同的漏电流而变化，而不是随着不同的电容值而变化。漏电流越大，额定电压越小。反之，漏电流越小，额定电压越高。这是因为漏电流将导致超级电容器电池放电，这将降低电压，并且该电压将随后影响与其串联的其他电池的电压(这里假设所有这些串联的电池使用相同的恒定电压供电)。
为了补偿漏电流的变化，常见的方法是在每个单元旁边并联一个电阻，控制整个单元的漏电流。这种方法有效地减小了单元之间相应并联电阻的变化。
另一种推荐的方法是主动电池平衡，即当电压变化时，主动监控和平衡每个电池。这种方法可以减少任何额外的单位负荷，使工作效率更高。
如果电压超过机组的额定电压，机组的使用寿命会缩短。对于高可靠性的超级电容器来说，如何将电压维持在要求的范围内是一个关键点，必须控制充电电压，保证不超过每个单元的额定电压。