Kapazität ist eine fundamentale Größe zur Beschreibung der Fähigkeit eines Systems, elektrische Ladung pro angelegter Potentialdifferenz zu speichern. Formal wird sie definiert als C = dQ/dV. In der Werkstoffwissenschaft ist Kapazität sowohl für klassische dielektrische Kondensatoren als auch für elektrochemische Systeme (Doppelschicht- und Pseudokondensatoren) zentral.

In dielektrischen Festkörpern wird die Kapazität im Plattenkondensatormodell durch C = ε₀ε_rA/d beschrieben. Hier bestimmen die mikroskopischen Polarisationsmechanismen (elektronisch, ionisch, dipolar, Grenzflächenpolarisation) die relative Permittivität ε_r. Werkstoffentwicklung zielt auf stabile, verlustarme hohe Kapazitäten bei gleichzeitig hoher Durchschlagsfestigkeit.

In elektrochemischen Systemen ist zwischen Doppelschichtkapazität und Pseudokapazität zu unterscheiden. Pseudo-kapazitive Materialien (z.B. bestimmte Übergangsmetalloxide oder leitfähige Polymere) speichern Ladung über schnelle, oberflächennahe Redoxprozesse. Die resultierende Kapazität erscheint formal kondensatorartig (annähernd lineare Q–V-Beziehung), hat aber eine faradaische Natur und hängt stark von Oberflächenstruktur, Porosität und Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten ab.

Negative Kapazität tritt in bestimmten ferroelektrischen oder nichtgleichgewichtigen Systemen als scheinbar negative Steigung dQ/dV auf. Sie wird in der Materialforschung diskutiert, um effektive Verstärkungseffekte und reduzierte Schwellspannungen in Bauelementen zu realisieren, erfordert jedoch eine sorgfältige Stabilitätsanalyse, da sie meist nur in transienten oder gekoppelten Strukturen beobachtet wird.

Für die Charakterisierung von Kapazitäten werden u.a. Impedanzspektroskopie und zyklische Voltammetrie eingesetzt. Eine präzise Trennung von geometrischer, Doppelschicht- und Pseudokapazität ist entscheidend, um materialinhärente Eigenschaften von rein geometrischen und prozessbedingten Beiträgen zu unterscheiden.