แบตเตอรี่ยิ่งยวดเป็นอุปกรณ์ไฮบริดที่รวมเทคโนโลยีตัวเก็บประจุยิ่งยวดกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดให้อยู่ในเซลล์เดียวที่มีอิเล็กโทรไลท์ที่ใช้ร่วมกัน.

ทางกายภาพ, แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีขั้วบวกขั้วเดียวและขั้วลบสองขั้ว - ขั้วหนึ่งเป็นคาร์บอน, อีกขั้วหนึ่งเป็นตะกั่ว, ในอิเล็กโทรไลท์ร่วมกัน. เมื่อรวมเข้าด้วยกันขั้วลบทั้งสองขั้วเป็นขั้วลบของชุดแบตเตอรี่ยิ่งยวด แต่คาร์บอนเป็นขั้วของตัวเก็บประจุและตะกั่วเป็นขั้วของเซลล์ตะกั่ว-กรด. ขั้วบวกขั้วเดียว (ตะกั่วออกไซด์) ปกติเป็นของทุกแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและเป็นของใช้ร่วมกันระหว่างเซลล์ตะกั่ว-กรดและตัวเก็บประจุยิ่งยวด.

เทคโนโลยีนี้ (โดยเฉพาะการเพิ่มขึ้นของขั้วไฟฟ้าคาร์บอน) ทำให้แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกันกับแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา. เฉพาะเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวด มันไม่ต้องทนทุกข์ทรมานอย่างมีนัยสำคัญมากนักจากการพัฒนาของ sulfation แบบถาวร (หรือแข็ง) ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ - ปัญหาที่มักจะแสดงให้เห็นทั่วไปในแบตเตอรี่กรดตะกั่วธรรมดา.