电容器是一种通过分离等量正负静电荷实现能量存储的设备。电容器的基本结构组成是两个称为极板的导体，极板被一种绝缘体电介质隔开。传统的电容器的功率密度非常高（为1 012 W/m3），但能量密度非常低［为50（W·h）/m3］。

这些被称为电解电容器的传统电容器作为中间储能元件，被广泛应用于电气线路中。传统电容器与电动汽车主能源存储设备相比，两者的时间常量处于完全不同的范围，前者要小很多。

除了像传统的电解质电容器那样用静电电荷存储能量之外，超级电容器中有能够使静电荷以离子的形式存储的电解质。超级电容器内部不发生任何电化学反应。超级电容器的电极由具有较大内部表面积的多孔炭制成，这有助于吸收离子，形成比传统电容器更高的电荷密度。由于离子移动速度比电子移动速度慢很多，因而超级电容器充电和放电的时间比电解质电容器的充电和放电的时间更长。

超级电容器的功率密度和能量密度分别是106 W/m3和104［（W·h）/m3］，其能量密度比电池（为5×104～25×104［（W·h）/m3］能量密度低很多，但放电时间更短（1～10 s，电池为5×103 s），循环寿命更长（为105次，电池为100～1 000次）。

目前超级电容器的研究和发展目标为使其比功率和比能量分别达到4 000 W/kg和15［（W·h）/kg］。尽管超级电容器能够为混合动力汽车提供充足的能源存储，但超级电容器成为汽车主能源的可能性还很小。另外，超级电容器比功率较高，非常适合作为中间能源传输设备。在电动汽车或者混合动力汽车上，将超级电容器同蓄电池或者燃料电池结合使用，可满足提供瞬时功率的需求，例如在加速和爬坡过程中的功率的需求。超级电容器可在再生制动过程中进行高效率的能量回收。

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由于电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）频繁停车-起动运行，故其能量储存的放电和充电曲线呈现剧烈的变化，但其取自于能量储存装置的平均功率远低于在相对短的加速和爬坡期间所需的峰值功率。峰值功率与平均功率之比可超过10∶1。在混合动力电动汽车设计中，能量储存装置的峰值功率容量比其能量容量更为重要，且通常约束了整车体积的减小。基于目前的蓄电池技术，蓄电池的设计必须在其比能量、比功率和循环寿命之间进行折中处置。就同时获得高量值的比能量、比功率和循环寿命的困难而言，必然给出关于EV和HEV能量储存系统的一些建议，即其应是一个能源和功率源混合组成的系统。能源多半是具有高比能量的蓄电池和燃料电池，而功率源则是具有高比功率的能量储存装置。功率源在较小的行驶需求量或再生制动期间可从能源处补充充电。获得广泛注意的功率源是超级电容器。