电荷存储是基于电极材料的表面反应，红宝石电容电容型碳正极材料和电池型碳基负极材料

在当下的能源环境需求日益增加的情况下，尤其世界很多国家提出未来要用新能源电动车或混合电动汽车来取代燃油汽车，这必然会使锂离子电容器成为储能器件研发的焦点。众所周知，锂离子电容器通常采用电容型材料作正极，电池型材料作负极。在正极中，电容型材料上发生快速的电荷吸附和脱附行为，与器件的功率密度密切相关；在负极中，锂离子在电池型材料中发生的可逆嵌锂/脱嵌反应，决定着器件能量特性的优劣。因此，锂离子电容器的整体性能与其所选电极材料的特性密不可分，所以选择不同体系及特性的电极材料对锂离子电容器的发展应用有着深远的影响，工作原理及特点锂离子电容器的工作机制是将锂离子电池的插层储能机制（负极）和双电层储能机制（正极）融为一体，在电极材料的选择上选用了电容型碳正极材料和电池型碳基负极材料。通过对电极材料的研究，电容型材料主要是通过获得较高的比表面积和合适的孔径分布来提高电化学容量，或者通过引入有利的官能团来提供额外的赝电容；对于电池型材料，容量的获得主要归因于锂离子的嵌入/脱嵌过程，所以主要是通过控制电极形貌、引入碳涂层和掺杂其他元素来提高电导率和循环稳定性以获得稳定且较高的容量，所以说锂离子电容器同时具有多样的能量存储过程。锂离子电容器使用的电解液通常与锂离子电池相同，常见的电解液都是使用LiPF6、LiClO4等电解质为溶质，EC、DMC等碳酸酯类为溶剂，采取合适的比例配成所需的有机电解液。将正负极材料共同组装在含Li+的有机电解液中，两个电极在不同的电位窗口中可逆工作，从而达到提高器件性能的目的，两种电极的独特性质导致了不同且改进的电荷存储机制。锂离子电容器的工作原理示意图，在充电或放电过程中，阴离子和阳离子(Li+)分别向两个电极移动，Li+的嵌入/脱嵌反应和大部分氧化还原反应发生在电池型负极，而阴离子的吸脱附过程和电荷积累或转移发生在电容型正极。锂离子电容器虽然拥有锂离子电池和红宝石电容器的优点，但它与这两种器件有着明显的区别。当前电池型电极的电荷存储和转换主要依赖于Li+的嵌入/脱嵌，在获得更高容量的同时使锂离子电容器的能量密度得以提高，但其受控于Li+在晶体骨架内的扩散，这明显限制了充放电速率；电容型电极可以获得更高的功率密度，因为它的电荷存储是基于电极材料的表面反应，而不是离子在材料本体内的扩散，但这种工作机制反过来又限制了电极的容量，会在一定程度上降低器件的能量密度，但是这样的正极材料会提供一个快速充放电能力，从而提高了整体的功率密度和循环稳定性。原则上，在含有Li+的电解液中电容型电极做正极和电池型电极做负极是锂离子电容器最简单的组装形式，两个电极分别在适当的工作电压下同时工作，该锂离子电容器在获得较高的功率密度的同时具有较好的能量密度，并在循环数多圈之后仍可保持其稳定的性能。