Ο υπερπυκνωτής είναι ένα εργαλείο που προσφέρει πολύ υψηλή ηλεκτρική χωρητικότητα σε μια μικρή συσκευασία. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς πυκνωτές, οι υπερπυκνωτές δεν έχουν διηλεκτρικό, έναν ηλεκτρικό μονωτή που μπορεί να πολωθεί με την εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου. Αντ ‘αυτού, οι πλάκες ενός υπερπυκνωτή γεμίζουν με δύο στρώματα της ίδιας ουσίας. Αυτό επιτρέπει τον διαχωρισμό της φόρτισης. Χωρίς ανάγκη για διηλεκτρικό, οι πλάκες είναι συσκευασμένες με πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια, με αποτέλεσμα μεγάλη χωρητικότητα.
Άλλα ονόματα για έναν υπερπυκνωτή είναι ένας ηλεκτρικός πυκνωτής διπλού στρώματος, υπερσυμπυκνωτής, ψευδοπυκνωτής, ηλεκτροχημικός πυκνωτής διπλού στρώματος και υπερπυκνωτής. Οι υπερπυκνωτές έχουν ασυνήθιστα υψηλές ενεργειακές πυκνότητες σε σύγκριση με τους κανονικούς πυκνωτές. Η αποθήκευση ενέργειας γίνεται μέσω στατικού φορτίου.
Παρόμοια με έναν πυκνωτή ιόντων λιθίου, ένας υπερπυκνωτής έχει μια θετική κάθοδο που χρησιμοποιεί υλικό ενεργού άνθρακα. Τα φορτία αποθηκεύονται σε ηλεκτρική διπλή στρώση. Η ανάπτυξη του στρώματος λαμβάνει χώρα στη διεπιφάνεια μεταξύ του ηλεκτρολύτη, που είναι το υγρό μέσο μέσω του οποίου διοχετεύεται ο ηλεκτρισμός, και του άνθρακα.
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υπερπυκνωτών ποικίλλουν. Πολλά είναι κατασκευασμένα από σκόνη, ενεργό άνθρακα. Διάφορα ιδρύματα έχουν ερευνήσει τη δυνατότητα χρήσης νανοσωλήνων άνθρακα. Ορισμένα πολυμερή καθώς και το γραφένιο, ένα υλικό κατασκευασμένο από σφιχτά συσκευασμένα άτομα άνθρακα, χρησιμοποιούνται επίσης για την παραγωγή.
Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα των υπερπυκνωτών σε σχέση με τις μπαταρίες. Έχοντας μεγάλη διάρκεια ζωής με μικρή φθορά που συμβαίνει σε πολλούς κύκλους, οι υπερπυκνωτές έχουν επίσης χαμηλό κόστος ανά κύκλο, φορτίζονται γρήγορα και χρησιμοποιούν απλές μεθόδους φόρτισης. Τα μειονεκτήματα των υπερπυκνωτών σε σχέση με τις μπαταρίες είναι ότι έχουν χαμηλή πυκνότητα ενέργειας, κρατώντας λιγότερη ενέργεια ανά μονάδα βάρους σε σύγκριση με τις ηλεκτροχημικές μπαταρίες. Τα κύτταρα των υπερπυκνωτών έχουν επίσης χαμηλές τάσεις, απαιτώντας να συνδέονται σε σειρά με άλλους υπερπυκνωτές για να αποκτήσουν υψηλότερες τάσεις.
Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές τείνουν να έχουν χωρητικότητα μεγαλύτερη από άλλους τύπους πυκνωτών. Μία από τις χρήσεις των ηλεκτρολυτικών υψηλής χωρητικότητας, όπως οι υπερπυκνωτές, είναι σε ηλεκτροκίνητα οχήματα παρόμοια με τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Ο συνδυασμός ενός υπερπυκνωτή με μια μπαταρία σε μία μονάδα δημιουργεί μια μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος. Οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων είναι μακράς διάρκειας, λιγότερο ακριβές και πολύ πιο ισχυρές από άλλες τεχνολογίες.
Τα υβριδικά οχήματα και τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, το οποίο είναι επαναφορτιζόμενο. Το επαναφορτιζόμενο ηλεκτρικό ενεργειακό σύστημα, όπως είναι κοινώς γνωστό, χρησιμοποιεί υπερπυκνωτές ως σύστημα αποθήκευσης. Η αποθήκευση ενέργειας σφονδύλου, ή η περιστροφική ενέργεια ενός σφονδύλου, και οι επαναφορτιζόμενες ηλεκτρικές μπαταρίες έλξης χρησιμοποιούνται επίσης ως συστήματα αποθήκευσης.
Μια άλλη χρήση των υπερπυκνωτών είναι στον αυτοτροφοδοτούμενο εξοπλισμό, ο οποίος μπορεί να τροφοδοτηθεί από ανθρώπινο μυ. Ο μηχανικά τροφοδοτούμενος φακός, που κινείται από έναν υπερπυκνωτή, είναι μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Άλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν τη βελτίωση της απόδοσης για φορητές κυψέλες καυσίμου, όπως γεννήτριες, και τη βελτίωση του χειρισμού των μπαταριών.