Современные устройства хранения энергии: основные принципы, методы анализа и рациональный дизайн материалов

Разработке высокоэффективных устройств хранения энергии с использованием наномасштабного дизайна и гибридных подходов посвящены значительные усилия. Граница между электрохимическими конденсаторами и аккумуляторами становится всё менее чёткой. Один и тот же материал может демонстрировать ёмкостное или батарейное поведение в зависимости от конструкции электрода и ионов, участвующих в накоплении заряда. Поэтому исследователям, начинающим работу в этой области, а также некоторым химикам и материаловедам, уже работающим в ней, бывает трудно разобраться в лежащих в основе механизмах и электрохимических процессах, протекающих при накоплении заряда. В этом обзоре изложены основы сходств и различий между электрохимическими конденсаторами и аккумуляторами с кинетической и материаловедческой точек зрения. Рассмотрены основные методы и подходы к анализу, позволяющие различать ёмкостное и батарейное поведение. Кроме того, предложены рекомендации по выбору материалов, представлены передовые материалы и сформулированы принципы конструирования высокоэффективных электродов.