超級電容器的工作原理是利用雙電層原理的電容，

　　當(dāng)外加電壓加到超級電容的兩個極板上時，與普通電容同樣，極板的正電極存儲正電荷，而負(fù)極板存儲負(fù)電何。在超級電容器的兩個極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場。這種正電荷與負(fù)電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反位置上的電荷分布層稱為雙層，因此電容器容量非常大。

　　當(dāng)兩極板間電勢低于電解的氧化還原電極上的電勢時，電解液界面上電荷不會脫離電解液，超級電容器為正常工作狀態(tài)，通常在3V以下;如超級電容器兩端電壓高于電解液的氧化還原電極上的電勢時，電解液將分解，為非正常狀態(tài)。由于隨超級電容器放電，正、負(fù)極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界面上的電荷相應(yīng)減少。因此可知，超級電容的充放電過程為物理過程，并無化學(xué)反應(yīng)，因而性能較為穩(wěn)定。

　　電極是電容器的核心組成部分，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對超級電容器的性能起決定性影響。根據(jù)目前研究的現(xiàn)狀，可將電極材料分為三類:金屬氧化物、高分子聚合物和碳基電極材料。

　　由于采用金屬氧化物和高分子聚合物作為電極材料的電化學(xué)電容器，在其電極電解質(zhì)界面所產(chǎn)生的法拉第準(zhǔn)電容要遠(yuǎn)大于碳材料的雙電層電容，因而備受研究者的關(guān)注。已取得不少研究成果，但因其多采用貴金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔镒鳛殡姌O材料，生產(chǎn)成本高，同時其本身在使用過程中化學(xué)穩(wěn)定性較碳基材料差。因此，對于電化學(xué)電容器的研究課題主要為降低生產(chǎn)成本和提高材料的化學(xué)穩(wěn)定性。

　　由于活性炭具有多孔、大的比表面積、電導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低廉等特點，作為雙電層電容器的電極材料，可獲得較高的能量密度和功率密度，因此目前大多以活性炭作為極化電極。同時為了進(jìn)一步提高碳基電極材料的性能，通過表面改性和各種新型制備工藝對碳基電極材料進(jìn)行大量研究工作，主要包括活性炭、活性炭纖維碳凝膠、 納米碳管、玻璃碳、碳纖維、高密度石墨和熱解聚合物基體所得到的泡沫等。