Обзор последних достижений в изучении роли электролитов и электродных материалов в характеристиках суперконденсаторов

Суперконденсаторы занимают сегодня важное место в системах хранения энергии благодаря исключительно высокой удельной мощности, хотя по плотности энергии уступают аккумуляторам и топливным элементам. В статье рассматриваются современные подходы к повышению плотности энергии суперконденсаторов за счёт гибридных конфигураций с учётом их удельной мощности, скоростных характеристик и циклической стабильности. Поскольку электроды играют ключевую роль в работе суперконденсаторных ячеек, основное внимание уделено разработке гибридных электродных структур с повышенной удельной ёмкостью и механизмам, лежащим в её основе. На характеристики электродов существенно влияют доступная площадь поверхности, пористость и проводимость составляющих материалов, что обусловливает применение таких стратегий, как наноструктурирование. Кроме того, рассматривается влияние новых гибридных электролитов на биологической основе; на основании данных литературы описано получение различных гибридных электродных материалов, содержащих проводящие полимеры, такие как полиаμнилин и полипиррол, а также оксиды металлов, углеродные соединения и гибридные электролиты, включая ионные жидкости, гелевые полимеры, водные и твёрдые полимерные электролиты. Обсуждается вклад различных компонентов и методик в общую ёмкость, причём основное внимание уделено механизмам накопления энергии посредством нефарадеевской ёмкости двойного электрического слоя и фарадеевской псевдоёмкости. Кроме того, анализируются электрохимические характеристики гибридных компонентов, их концентрации и функционирование при использовании различных методов накопления заряда.