Superkapasitor adalah alternatif media penyimpanan energi listrik yang memiliki perbedaan signifikan dibandingkan dengan baterai dan kapasitor konvensional. Mekanisme penyimpanan energi pada superkapasitor sama dengan kapasitor konvensional, yaitu melalui pemisahan muatan. Ketika diberi perbedaan potensial (selama proses pengisian), muatan positif terakumulasi pada satu plat, sementara muatan negatif pada plat lainnya, menciptakan medan listrik di antara keduanya sebagai cara penyimpanan energi. Kapasitas sebuah kapasitor diukur dalam kapasitansi (dinyatakan sebagai C, dalam satuan Farad), yang berkorelasi dengan luas permukaan plat (A, dalam satuan m2 ) dan berbanding terbalik dengan jarak antara plat (d, dalam satuan meter). Nilai kapasitansi kapasitor konvensional biasanya berkisar dari beberapa ratus mili Farad.
Superkapasitor memiliki nilai kapasitansi yang sangat tinggi, bahkan mencapai ribuan Farad, karena konstruksinya yang sederhana. Dalam konstruksi ini, sebuah kapasitor terdiri dari sepasang elektroda berpori, larutan elektrolit, dan pemisah (separator). Material elektroda memiliki pori-pori yang sangat kecil, memperbesar luas permukaan elektroda superkapasitor secara signifikan. Selama proses pengisian, muatan terbatas terpisah oleh perbatasan antara elektroda dan elektrolit, menyebabkan jarak antara plat (d) menjadi sangat kecil. Dengan kombinasi luas permukaan (A) yang besar dan nilai jarak (d) yang kecil, kapasitansi superkapasitor menjadi sangat tinggi. Mekanisme penyimpanan energi superkapasitor mirip dengan kapasitor konvensional, di mana muatan positif terakumulasi pada satu plat dan muatan negatif pada plat lainnya saat kapasitor diberi beda potensial, menciptakan medan listrik di antara keduanya sehingga energi disimpan. Kapasitor konvensional memiliki tingkat daya yang relatif tinggi, namun kepadatan energinya biasanya lebih rendah dibandingkan dengan baterai elektrokimia. Meskipun baterai mampu menyimpan lebih banyak energi daripada kapasitor, proses pengisian baterai biasanya memakan waktu yang lebih lama, yang menyebabkan daya maksimum kapasitor menjadi relatif rendah. Di sisi lain, meskipun kapasitor menyimpan energi per satuan massa atau volume yang relatif lebih kecil, namun kapasitor mampu menyimpan energi listrik dengan cepat, menghasilkan daya yang tinggi, sehingga memiliki kerapatan daya yang relatif lebih tinggi pula.
Jenis superkapasitor yang ditinjau pada penelitian ini termasuk ke dalam kategori EDLC (electrochemical double-layer capacitors) yang melibatkan kapasitansi lapisan ganda karena pemisahan muatan di antarmuka elektroda-elektrolit. EDLC menyimpan muatan secara elektrostatis (non-faradaic) dan tidak melibatkan transfer muatan antara elektroda dan elektrolit. Metode ini memanfaatkan muatan elektrokimia double-layer untuk menyimpan energi. Ketika tegangan diterapkan, muatan terakumulasi di permukaan elektroda. Ion-ion dalam larutan elektrolit mengalir melalui separator ke dalam pori-pori elektroda yang bermuatan, menyeimbangkan muatan pada elektroda dengan muatan yang berlawanan. Namun, optimasi elektroda dilakukan untuk mencegah rekombinasi ion, sehingga muatan double layer terbentuk pada setiap elektroda.
Melalui penelitian ini dilakukan analisa kapasitansi superkapasitor dengan cara mengamati durasi superkapasitor tersebut dapat menghantarkan listrik. Komponen superkapasitor yang digunakan yakni karbon nanotube (CNT) sebagai elektroda, kalium klorida (KCl) dan asam sulfat (H2SO4) sebagai elektrolit dan polyvinyl alcohol (PVA) 17% sebagai separator. Gambar 1. merupakan tahapan yang dilakukan beserta capaian yang diperoleh.
Gambar 1. Alur Proses Analisa Kapasitansi Superkapasitor