雙層電容是雙電層的重要特征，例如出現在導電電極和相鄰液體電解質之間的界面處。在該邊界處形成兩層具有相反極性的電荷，一層在電極表面，一層在電解質中。這兩層，即電極上的電子和電解液中的離子，通常由一層溶劑分子隔開，溶劑分子粘附在電極表面，并在傳統電容器中起到電介質的作用。雙層電容器中存儲的電荷量取決于施加的電壓。電容的單位是法拉。雙層電容是靜電雙層型超級電容器背后的物理原理。

• 雙層和贗電容模型的開發參見雙層（界面）
• 電化學元件的開發參見超級電容器

亥姆霍茲為理解雙層現象奠定了理論基礎。每個電化學電容器都利用雙層的形成來存儲電能。每個電容器都有兩個電極，由隔板機械分離。它們通過電解質電連接，電解質是溶解在溶劑（如水）中的正離子和負離子的混合物。在液體電解質與電極的導電金屬表面接觸的地方，形成了一個界面，該界面代表了兩相物質之間的共同邊界。正是在這個界面發生了雙層效應。當向電容器施加電壓時，在電極界面處會產生兩層極化離子。一層在固體電極內（在與電解質接觸的晶粒表面）。另一層具有相反的極性，由分布在電解質中的溶解和溶劑化離子形成，這些離子已向極化電極移動。這兩層極化離子被單層溶劑分子隔開。分子單層形成內亥姆霍茲平面(IHP)。它通過物理吸附附著在電極表面，使極性相反的離子相互分離，形成分子電介質。電極中的電荷量與外部亥姆霍茲平面(OHP)中的反電荷量相匹配。這是靠近IHP的區域，其中收集了極化的電解質離子。這種通過雙層分離兩層極化離子的方式以與傳統電容器相同的方式存儲電荷。雙層電荷在溶劑分子的分子IHP層中形成與所施加電壓強度相對應的靜電場。金屬電極中帶電層的厚度，即垂直于表面的平均延伸量約為0.1nm，主要取決于電子密度，因為固體電極中的原子是靜止的。在電解質中，厚度取決于溶劑分子的大小以及溶劑中離子的運動和濃度。正如德拜長度所描述的，它的范圍從0.1到10nm。厚度之和是雙層的總厚度。要將這個數字與其他電容器類型的值進行比較，需要對電解電容器進行估計，這是傳統電容器中電介質最薄的電容器。鋁電解電容器的介電層氧化鋁的耐壓約為1.4nm/V。因此，對于6.3V電容器，該層為8.8nm。電場為6.3V/8.8nm=716kV/mm，比雙層低約7倍。約5000kV/mm的場強在傳統電容器中是無法實現的。沒有傳統的介電材料可以阻止電荷載流子的突破。在雙層電容器中，溶劑分子鍵的化學穩定性可防止突破。導致IHP中溶劑分子粘附的力是物理力而不是化學鍵。化學鍵存在于吸附的分子中，但它們是極化的。可以在各層中積累的電荷的大小對應于吸附離子和電極表面的濃度。在電解液的分解電壓之前，這種布置就像一個電容器，其中存儲的電荷線性地依賴于電壓。如果電解質溶劑是水，則高場強的影響會產生6的介電常數ε（而不是在沒有施加電場的情況下為80）和層分離δca。0.3nm，亥姆霍茲模型預測的差分電容值約為18μF/cm2。如果僅知道電極的表面，則該值可用于使用傳統平板電容器的標準公式計算電容值。在實際生產的具有大量雙層電容的超級電容器中，電容值首先取決于電極表面和DL距離。電極材料和結構、電解質混合物和贗電容量等參數也對電容值有影響。因為電化學電容器由兩個電極組成，所以一個電極處的亥姆霍茲層中的電荷在第二個電極處的第二個亥姆霍茲層中鏡像（極性相反）。因此，雙層電容器的總電容值是兩個電容器串聯的結果。如果兩個電極的電容值大致相同，如在對稱超級電容器中，則總值大約是一個電極的一半。

• 雙層（表面科學）
• 貝甘，弗朗索瓦；Frackowiak，Elzbieta（2009年11月18日）。8電氣雙層電容器和贗電容器。用于電化學能量存儲和轉換系統的碳。泰勒和弗朗西斯。第329-375頁。doi:10.1201/9781420055405-c8。國際標準書號978-1-4200-5307-4。
• 克勞斯·穆勒(1963)。關于帶電界面的結構。皇家學會會刊。卷。274.賓夕法尼亞大學藝術與科學研究生院。第55-79頁。doi:10.1098/rspa.1963.0114。
• BECon??way(1999)，電化學超級電容器：科學基礎和技術應用（德語），柏林：Springer
• 萊特納，千瓦；冬天，M。喬·貝森哈德(2003-12-01)。復合超級電容器電極。固態電化學雜志。8（1）：15-16。doi:10.1007/s10008-003-0412-x。ISSN1433-0768。
• 于，M.；沃爾夫科維奇，TM（2002年9月）。電化學電容器。俄羅斯電化學雜志。三十八（9）：935-959。doi:10.1023/A:1020220425954。ISSN1608-3342。
• 用于能量存儲和轉換的電化學技術，Band1（德語），Weinheim