Ein Superkondensator ist ein Werkzeug, das eine sehr hohe elektrische Kapazität in einem kleinen Gehäuse bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kondensatoren haben Superkondensatoren kein Dielektrikum, also einen elektrischen Isolator, der durch Anlegen eines elektrischen Feldes polarisiert werden kann. Stattdessen werden die Platten eines Superkondensators mit zwei Schichten des gleichen Stoffes gefüllt. Dadurch kann die Ladung getrennt werden. Ohne die Notwendigkeit eines Dielektrikums werden die Platten mit einer viel größeren Oberfläche gepackt, was zu einer hohen Kapazität führt.
Andere Namen für einen Superkondensator sind elektrischer Doppelschichtkondensator, Superkondensator, Pseudokondensator, elektrochemischer Doppelschichtkondensator und Ultrakondensator. Superkondensatoren haben im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren ungewöhnlich hohe Energiedichten. Die Energiespeicherung erfolgt durch statische Aufladung.
Ähnlich wie ein Lithium-Ionen-Kondensator hat ein Superkondensator eine positive Kathode, die Aktivkohlematerial verwendet. Ladungen werden in einer elektrischen Doppelschicht gespeichert. Die Entwicklung der Schicht erfolgt an der Grenzfläche zwischen dem Elektrolyten, dem flüssigen Medium, durch das der Strom geleitet wird, und dem Kohlenstoff.
Die Materialien, die bei der Herstellung von Superkondensatoren verwendet werden, variieren. Viele werden aus pulverisierter Aktivkohle hergestellt. Verschiedene Institutionen haben die Möglichkeit der Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen erforscht. Zur Herstellung werden auch bestimmte Polymere sowie Graphen, ein Material aus dicht gepackten Kohlenstoffatomen, verwendet.
Es gibt mehrere Vorteile von Superkondensatoren im Vergleich zu Batterien. Superkondensatoren haben eine lange Lebensdauer bei geringem Verschleiß über viele Zyklen, haben niedrige Kosten pro Zyklus, laden schnell und verwenden einfache Lademethoden. Die Nachteile von Superkondensatoren gegenüber Batterien bestehen darin, dass sie eine geringe Energiedichte aufweisen und im Vergleich zu elektrochemischen Batterien weniger Energie pro Gewichtseinheit aufnehmen. Zellen von Superkondensatoren haben auch niedrige Spannungen, was es erfordert, dass sie mit anderen Superkondensatoren in Reihe geschaltet werden, um höhere Spannungen zu erhalten.
Elektrolytkondensatoren haben in der Regel eine größere Kapazität als andere Kondensatortypen. Eine der Anwendungen von Hochleistungselektrolyten wie Superkondensatoren ist in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ähnlich wiederaufladbaren Batterien. Durch die Kombination eines Superkondensators mit einer Batterie in einer einzigen Einheit entsteht eine Elektrofahrzeugbatterie. Batterien für Elektrofahrzeuge sind langlebig, kostengünstiger und viel leistungsfähiger als andere Technologien.
Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge verwenden ein System zum Speichern von Energie, das wiederaufladbar ist. Das wiederaufladbare elektrische Energiesystem, wie es allgemein bekannt ist, verwendet Superkondensatoren als Speichersystem. Als Speichersysteme werden auch Schwungrad-Energiespeicher oder die Rotationsenergie eines Schwungrades und wiederaufladbare elektrische Traktionsbatterien verwendet.
Eine andere Verwendung von Superkondensatoren ist in Geräten mit eigener Stromversorgung, die durch menschliche Muskeln angetrieben werden können. Die mechanisch angetriebene Taschenlampe, angetrieben von einem Superkondensator, ist eine vielversprechende Alternative zu Akkus zur Stromspeicherung. Andere Anwendungen umfassen die Leistungssteigerung für tragbare Brennstoffzellen wie Generatoren und die Verbesserung der Handhabung von Batterien.