Baik ultracapacitor maupun baterai adalah komponen penyimpanan energi. Namun, proses penyimpanan energi superkapasitor adalah proses fisik, sedangkan penyimpanan energi baterai adalah proses reaksi kimia, keduanya memiliki perbedaan mendasar.

Karakteristik daya superkapasitor lebih baik daripada baterai, yang dapat diisi dan dikosongkan dengan cepat dengan arus besar. Kepadatan energi baterai lebih tinggi daripada superkapasitor, dan energi yang disimpan oleh baterai dalam volume yang sama lebih banyak. Superkapasitor adalah material lembaran elektroda campuran berbasis karbon aktif ditambah karbon hitam konduktif dan pengikat, menggunakan elektrolit terpolarisasi untuk menyerap ion positif dan negatif dalam elektrolit, membentuk struktur lapisan listrik ganda untuk penyimpanan energi. Proses penyimpanan energi pada dasarnya tidak terjadi reaksi kimia, sehingga masa pakai siklusnya sangat panjang, umumnya mencapai lebih dari 500.000 kali pengisian dan pengosongan, sedangkan baterai memiliki jumlah pengisian dan pengosongan yang jauh lebih sedikit, misalnya baterai timbal-asam 500 kali, baterai lithium 1000-1500 kali, dan jumlah pengisian dan pengosongan untuk berbagai jenis baterai tidak sama. Superkapasitor beroperasi pada suhu yang lebih luas daripada baterai, yaitu -40 hingga 65 derajat Celcius.

Penggunaan keduanya juga berbeda. Superkapasitor memiliki kepadatan energi yang rendah, tetapi kinerja siklusnya yang sangat baik, ramah lingkungan, dan daya yang tinggi membuatnya banyak digunakan dalam catu daya cadangan, pengisian dan pengosongan frekuensi tinggi, keluaran daya tinggi, dan berbagai keperluan lainnya. Sementara itu, baterai memiliki kepadatan energi yang tinggi, tetapi prinsip kerjanya membatasi masa pakainya. Pengisian dan pengosongan berlebih akan menyebabkan kerusakan permanen dan tidak ramah lingkungan. Namun, karena belum ditemukan komponen penyimpanan energi yang dapat menggantikan kepadatan energi yang tinggi tersebut, masa depan baterai (baterai lithium-ion) masih akan tetap dominan untuk waktu yang lama, bahkan mungkin akan menggantikan bensin dan bahan bakar lainnya untuk menjadi sumber energi kinetik utama kendaraan.

Hubungan antara keduanya adalah bahwa keunggulan keluaran daya tinggi dari superkapasitor dan kemampuan untuk menerima pengisian dan pengosongan arus tinggi dapat dikombinasikan dengan kepadatan energi tinggi dari baterai sebagai peningkatan dalam masa pakai baterai dan penghematan energi kendaraan listrik.