電化學電容器，也稱為超級電容器，使用離子吸附（電化學雙層電容器）或快速表面氧化還原反應（偽電容器）來儲存能量。當需要高功率輸送或吸收時，它們可以補充或替換電能存儲和收穫應用中的電池。通過理解電荷存儲機制和先進納米結構材料的開發的最新進展，已經實現了性能的顯著改進。離子去溶劑化在小於溶劑化離子的孔中發生的發現導致使用具有亞納米孔的碳電極的電化學雙層電容器的電容更高，並且為使用各種電解質設計高能量密度器件打開了大門。將電容納米材料（包括氧化物，氮化物和聚合物）與最新一代納米結構鋰電極相結合，使電化學電容器的能量密度更接近電池的能量密度。碳納米管的使用具有進一步發展的微電化學電容器，使得能夠製造靈活且適應性強的裝置。數學建模和仿真將是設計未來高能量和高功率設備成功的關鍵。
超級電容器材料的最新進展包括納米多孔碳，其孔徑大小精確到電解質離子的尺寸，具有到埃的（1埃等於10的負10次方米）精度，碳納米管用於柔性和可印刷設備，響應時間短，過渡金屬氧化物和氮化物納米顆粒用於偽 - 具有高能量密度的電容器。 對亞納米級孔隙中電荷存儲和離子去溶劑化的更好理解有助於克服阻礙幾十年來進展的障礙。 它還表明，將活性材料與特定電解質相匹配，並使用具有與陰離子或陽離子尺寸相匹配的不同孔徑的陰極和陽極是多麼重要。 納米結構的電極導致功率輸送的進一步改善。 大量可能的活性材料和電解質意味著未來EC的設計需要更好的理論指導。
預計未來幾代EC將接近目前的鋰離子電池的能量密度，保持其高功率密度。通過使用具有超過4V的電壓窗口的離子液體，通過發現結合雙層電容和偽電容的新材料，以及通過開發混合裝置，可以實現這一點。 EC將在能量儲存和收穫方面發揮關鍵作用，降低總能耗並最大限度地減少碳氫化合物燃料的使用。與電池，壓縮空氣，飛輪或其他設備相比，電容儲能導致更低的能量損失（更高的循環效率），有助於進一步提高存儲經濟性。靈活，可印刷和可穿戴的EC可能會集成到智能服裝，傳感器，可穿戴電子產品和藥物輸送系統中。在某些情況下，他們將更換電池，但在許多情況下，他們要麼補充電池，提高效率和壽命，要麼作為能源解決方案，需要極大的週期，長壽命和快速供電。
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