Гибридные аккумуляторно-суперконденсаторные устройства: последние достижения и перспективы развития

Разработка и создание электрохимических систем хранения энергии, сочетающих высокую удельную энергию, высокую удельную мощность и длительный ресурс циклирования, имеет большое значение. Одной из таких систем являются гибридные аккумуляторно-суперконденсаторные устройства (BSH), обычно состоящие из высокоёмкостного электродa аккумуляторного типа и ёмкостного электрода, рассчитанного на работу при высоких скоростях заряда и разряда. Благодаря перспективам применения в электромобилях будущего, интеллектуальных электрических сетях и миниатюрных электронных и оптоэлектронных устройствах BSH привлекают большое внимание. При рациональном проектировании BSH могут сочетать высокие эксплуатационные характеристики, низкую стоимость, безопасность и экологичность. В настоящем обзоре сначала рассматриваются фундаментальные научные основы, строение и возможная классификация BSH, а затем обобщаются последние достижения в области различных существующих и перспективных BSH, включая литий- и натрий-ионные BSH, кислые и щелочные BSH, BSH с окислительно-восстановительными электролитами и BSH с псевдоёмкостным электродом; особое внимание уделено материалам и электрохимическим характеристикам. Кроме того, освещаются последние достижения в разработке BSH с особыми функциональными свойствами, включая гибкость и прозрачность. В заключение обсуждаются перспективные направления развития и актуальные проблемы; в частности, предложены две концептуальные схемы BSH: с водным электролитом и широким диапазоном рабочих напряжений, а также с интегрированной трёхмерной архитектурой электрода и электролита.