電気的な接点には、2つの炭素電極（布もしくは粉末）を使う。この電極の間にセパレーター材を置き、さらに高濃度のイオンが簡単に移動できるように電解質で満たす。こうした構成した「サンドイッチ」の両端に電位を与えると、反対の極性を有する炭素電極に向かってイオンが移動する（図A-1）。電極と電解質の間の相境界はコンデンサーの誘電体層に相当し、その厚さは数nmと薄い。この相境界を挟んで、互いに極性が異なる過剰電荷が2つの層を構成している。この層を電気2重層と呼ぶ。これがコンデンサーを構成する。なおこれと同じ構造の層が、セパレーターの反対側にも逆極性で構成される。この2つの電気2重層は、導電性電解質を介して直列に接続した2つのコンデンサーとして機能する。
　電気2重層コンデンサーは、直流における等価直列抵抗（ESR）が大きい。このパラメーターは非常に重要だ。このため各電子部品メーカーはESRを減らそうと努力している。こうしたメーカーは、1kHzにおけるESRを公表する場合が多い。この周波数でESRが最も小さくなるからだ。しかし、この周波数では使用できる静電容量が非常に小さくなってしまう。このためデータ・シートを注意深く読み取り、その素子を動作させるポイントでの静電容量とESRを導き出さなければならない。電気2重層コンデンサーを使った回路を設計する際には、環境条件や回路条件で主要なパラメーターが変化するという、電気的なコンデンサーでは起こり得ない現象に注意することが重要である。

素子バランスに注意

　多くの電気2重層コンデンサーはその構造から、動作電圧は約2.3Vに制限される。回路設計上、もっと高い電圧で動作させたい場合は、ほかのコンデンサーと同様に素子（セル）を直列に接続する。しかし、これにより実効的な静電容量は減少する。従って、より高い電圧で同じ静電容量を確保するには、より大きな静電容量の素子を使ってアレイを組むか、直列と並列を組み合わせたアレイを組む必要がある。高い定格電圧を実現するために、複数の素子を組み合わせたアレイを1つのハウジング（ケース）に収めて供給するメーカーもある。
　しかし、電気2重層コンデンサーの中には、定格電圧が3Vや4Vの製品がある。これには単純なトレード・オフがあり、高電圧化と引き換えに寿命が短くなっている。寿命の短縮が、あまり問題にならないがん具のような用途に向く。
　電気2重層コンデンサーを直列に接続するときに、個々の素子間にばらつきがあると、各素子の電圧が不均一になる（当然ながら、それぞれの電荷量は同じだ）。従って、アレイ中のどれかが定格電圧を超えてしまう危険性がある。多くの場合、メーカーのデータ・シートには、定格電圧を超えた場合に生じる破滅的な故障のメカニズムについて記載されていない。破滅的な故障をより正確に表現すると、寿命が短くなることである。
　この問題を解決するには、パッシブ、あるいはアクティブの技術を使った電圧バランシング機能を利用すればよい。パッシブ・バランシングは、電気2重層コンデンサーに対して並列に接続する抵抗ネットワークを使う。この抵抗ネットワークは抵抗分圧器として働き、各素子の電圧を適切な値に設定する。アクティブ・バランシングは半導体素子のスイッチング動作を使って、個々の素子の端子電圧をあらかじめ設定した範囲内に制御する（図A-2）。

ポリマー材利用の研究も始まる

　電気2重層コンデンサーの研究とは全く別の流れとして、電荷蓄積媒体として導電性ポリマーを使う素子の研究も進んでいる。この素子の研究者によると、「イオンを表面ではなく、大量のポリマーに蓄積することで、さらに容量が大きいコンデンサーが実現できる」と見ている。
　半導体材料の内部に不純物を添加（ドーピング）できるように、ポリマーも有機分子内にイオンを取り込めるサイトがある。導電のメカニズムは、半導体の電子と正孔が動くことによって導電性を示すこととほぼ同じだ。
　現在、研究者はさまざまなメカニズムや材料について調査を進めている。その中には、既存の電気2重層コンデンサー技術とポリマー材料をミックスさせたものも含まれている。具体的には、カーボン・ナノチューブにポリマー・ポリピロールを混ぜた材料である。この技術が直面している課題の1つに、商業用として十分な寿命を達成することが挙げられる。ただし、今までに報告された電気2重層コンデンサーの最大静電容量は、ポリマー材料を活用した素子である。