Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв
Electrochemical impedance spectroscopy has been used for the characterization of electric double layer capacitors also known as supercapacitors. Specific surface area and pore size distribution for supercapacitor electrode materials and the results of impedance spectroscopy measurements for two type...
Saved in:
| Date: | 2022 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/612 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543933937483776 |
|---|---|
| author | Zelinskyi, S. O. Stryzhakova, N. G. Gozhenko, O. V. Maletin, Y. A. |
| author_facet | Zelinskyi, S. O. Stryzhakova, N. G. Gozhenko, O. V. Maletin, Y. A. |
| author_sort | Zelinskyi, S. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T08:47:30Z |
| description | Electrochemical impedance spectroscopy has been used for the characterization of electric double layer capacitors also known as supercapacitors. Specific surface area and pore size distribution for supercapacitor electrode materials and the results of impedance spectroscopy measurements for two types of commercially available nanoporous activated carbons and two graphene-type materials have been studied and compared with the results obtained from cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling the supercapacitor prototypes in different voltage ranges and at different current densities. It has been found that the results for the characteristics of studied supercapacitor prototypes differ insignificantly if they were obtained by different methods, while all three research methods have shown the advantage of materials with nanoporous activated carbon over materials of the graphene type. Besides, according to the data obtained by measuring impedance at low frequencies the deviations from ideal capacitive behaviour are more significant in case of graphene-type materials. Comparison of the three research methods used in this work shows that the method of impedance spectroscopy makes it possible to obtain the most complete and reliable information on the performance characteristics of the supercapacitor system, since not only the capacitance and resistance values, but their frequency dependence, as well as deviations (in degrees) from the purely capacitive vertical line at Nyquist plots and capacitance dissipation can be determined and taken into consideration. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:32Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-612 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:22Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6122022-06-29T08:47:30Z How the electrochemical impedance spectroscopy can deepen the understanding of supercapacitor performance Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв Zelinskyi, S. O. Stryzhakova, N. G. Gozhenko, O. V. Maletin, Y. A. supercapacitors electrochemical impedance spectroscopy complex capacitance cyclic voltammetry galvanostatic cycling суперконденсатор електрохімічна імпедансна спектроскопія комплексна ємність циклічна вольтамперометрія гальваностатичне циклування Electrochemical impedance spectroscopy has been used for the characterization of electric double layer capacitors also known as supercapacitors. Specific surface area and pore size distribution for supercapacitor electrode materials and the results of impedance spectroscopy measurements for two types of commercially available nanoporous activated carbons and two graphene-type materials have been studied and compared with the results obtained from cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling the supercapacitor prototypes in different voltage ranges and at different current densities. It has been found that the results for the characteristics of studied supercapacitor prototypes differ insignificantly if they were obtained by different methods, while all three research methods have shown the advantage of materials with nanoporous activated carbon over materials of the graphene type. Besides, according to the data obtained by measuring impedance at low frequencies the deviations from ideal capacitive behaviour are more significant in case of graphene-type materials. Comparison of the three research methods used in this work shows that the method of impedance spectroscopy makes it possible to obtain the most complete and reliable information on the performance characteristics of the supercapacitor system, since not only the capacitance and resistance values, but their frequency dependence, as well as deviations (in degrees) from the purely capacitive vertical line at Nyquist plots and capacitance dissipation can be determined and taken into consideration. Методом електрохімічної імпедансної спектроскопії досліджено характеристики конденсаторів подвійного електричного шару, також відомих як суперконденсатори. Для двох типів комерційно доступних нанопоруватих вугільних матеріалів і двох графеноподібних матеріалів було визначено питому поверхню та розподіл пор за розмірами. Ці матеріали були використані в електродах макетів суперконденсаторів, для яких проведені вимірювання імпедансу. Одержані характеристики порівняні з результатами, отриманими методом гальваностатичного циклування і циклічної вольтамперометрії в широкому діапазоні напруги та при різних густинах струму. Показано, що характеристики макетів, отримані різними методами, відрізняються несуттєво і встановлено, що нанопорувате активоване вугілля реалізує кращі характеристики в порівнянні з графеноподібними матеріалами. На основі даних імпедансної спектроскопії також показано, що відхилення при низьких частотах від ідеальної ємнісної поведінки більш суттєве для графеноподібних матеріалів, ніж для нанопоруватого вугілля. Порівняння трьох методів дослідження показало, що метод імпедансної спектроскопії дозволяє отримати найбільш повну та достовірну інформацію щодо характеристик суперконденсаторів, оскільки дає можливість отримати не лише ємність та опір, але також їхню частотну залежність. Крім того, можна визначити відхилення (в градусах) від чисто ємнісної вертикальної лінії в діаграмах Найквіста при низьких частотах та вклад розсіяної ємності, які слід враховувати для оцінки ефективності суперконденсатора. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-03-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/612 10.15407/hftp13.01.070 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 1 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 70-81 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 1 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 70-81 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 1 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 70-81 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/612/621 Copyright (c) 2022 S. O. Zelinskyi, N. G. Stryzhakova, O. V. Gozhenko, Y. A. Maletin |
| spellingShingle | суперконденсатор електрохімічна імпедансна спектроскопія комплексна ємність циклічна вольтамперометрія гальваностатичне циклування Zelinskyi, S. O. Stryzhakova, N. G. Gozhenko, O. V. Maletin, Y. A. Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title | Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title_alt | How the electrochemical impedance spectroscopy can deepen the understanding of supercapacitor performance |
| title_full | Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title_fullStr | Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title_full_unstemmed | Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title_short | Використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| title_sort | використання електрохімічної імпедансної спектроскопії для поглибленого вивчення характеристих суперконденсаторiв |
| topic | суперконденсатор електрохімічна імпедансна спектроскопія комплексна ємність циклічна вольтамперометрія гальваностатичне циклування |
| topic_facet | supercapacitors electrochemical impedance spectroscopy complex capacitance cyclic voltammetry galvanostatic cycling суперконденсатор електрохімічна імпедансна спектроскопія комплексна ємність циклічна вольтамперометрія гальваностатичне циклування |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/612 |
| work_keys_str_mv | AT zelinskyiso howtheelectrochemicalimpedancespectroscopycandeepentheunderstandingofsupercapacitorperformance AT stryzhakovang howtheelectrochemicalimpedancespectroscopycandeepentheunderstandingofsupercapacitorperformance AT gozhenkoov howtheelectrochemicalimpedancespectroscopycandeepentheunderstandingofsupercapacitorperformance AT maletinya howtheelectrochemicalimpedancespectroscopycandeepentheunderstandingofsupercapacitorperformance AT zelinskyiso vikoristannâelektrohímíčnoíímpedansnoíspektroskopíídlâpogliblenogovivčennâharakteristihsuperkondensatoriv AT stryzhakovang vikoristannâelektrohímíčnoíímpedansnoíspektroskopíídlâpogliblenogovivčennâharakteristihsuperkondensatoriv AT gozhenkoov vikoristannâelektrohímíčnoíímpedansnoíspektroskopíídlâpogliblenogovivčennâharakteristihsuperkondensatoriv AT maletinya vikoristannâelektrohímíčnoíímpedansnoíspektroskopíídlâpogliblenogovivčennâharakteristihsuperkondensatoriv |