Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами
As it turns out, the right combination of Li-ion and supercapacitor ingredients in both the positive and negative electrodes, as well as in the electrolyte, can significantly improve the characteristics of such a hybridized power supply as compared with “parent” systems. While Li-ion components prov...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/703 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543952794025984 |
|---|---|
| author | Maletin, Y. A. Chernukhin, S. I. Stryzhakova, N. G. Kozachkov, S. G. |
| author_facet | Maletin, Y. A. Chernukhin, S. I. Stryzhakova, N. G. Kozachkov, S. G. |
| author_sort | Maletin, Y. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-12-03T12:12:10Z |
| description | As it turns out, the right combination of Li-ion and supercapacitor ingredients in both the positive and negative electrodes, as well as in the electrolyte, can significantly improve the characteristics of such a hybridized power supply as compared with “parent” systems. While Li-ion components provide large volumetric energy, the high surface area of nanoporous carbon borrowed from supercapacitor technology provides fast charge-discharge of the corresponding electric double layer and facilitates the intercalation-deintercalation processes in the Li-ion components. This full hybridization of the system can increase the energy density by 10 times that of a supercapacitor while maintaining the relatively high power density, long cycle life, and fast charging characteristics of supercapacitors. In addition, charge-discharge curves and low self-discharge currents become similar to those of Li-ion batteries. Such power supplies with a specific energy of 60+ Wh/kg, a full charge within 5–6 minutes and more than 30 K full charge-discharge cycles can be successfully used, for example, in urban transport or robotics in warehouses where the range is less critical than fast charging capability, long service life and safe operation. This article discusses the methods of full hybridization and the achieved characteristics of electrochemical systems “supercapacitor and Li-ion battery”. Special attention is paid to the “interaction” of the activated carbon surface with the channels in the bulk lithiated metal-oxide material of the electrodes to accelerate the charge-discharge processes. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:10Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-703 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:38Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7032023-12-03T12:12:10Z Combination of surface with bulk: hybrids of supercapacitors with Li-ion batteries Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами Maletin, Y. A. Chernukhin, S. I. Stryzhakova, N. G. Kozachkov, S. G. supercapacitors Li-ion batteries hybridization high energy and power fast charging суперконденсатори Li-іонні батареї гібридизація висока енергія та потужність швидка зарядка As it turns out, the right combination of Li-ion and supercapacitor ingredients in both the positive and negative electrodes, as well as in the electrolyte, can significantly improve the characteristics of such a hybridized power supply as compared with “parent” systems. While Li-ion components provide large volumetric energy, the high surface area of nanoporous carbon borrowed from supercapacitor technology provides fast charge-discharge of the corresponding electric double layer and facilitates the intercalation-deintercalation processes in the Li-ion components. This full hybridization of the system can increase the energy density by 10 times that of a supercapacitor while maintaining the relatively high power density, long cycle life, and fast charging characteristics of supercapacitors. In addition, charge-discharge curves and low self-discharge currents become similar to those of Li-ion batteries. Such power supplies with a specific energy of 60+ Wh/kg, a full charge within 5–6 minutes and more than 30 K full charge-discharge cycles can be successfully used, for example, in urban transport or robotics in warehouses where the range is less critical than fast charging capability, long service life and safe operation. This article discusses the methods of full hybridization and the achieved characteristics of electrochemical systems “supercapacitor and Li-ion battery”. Special attention is paid to the “interaction” of the activated carbon surface with the channels in the bulk lithiated metal-oxide material of the electrodes to accelerate the charge-discharge processes. Як виявилося, правильна комбінація Li-іонних і суперконденсаторних компонентів як у позитивному, так і в негативному електродах, а також в електроліті може значно покращити характеристики такого гібридного джерела живлення в порівнянні з «батьківськими» системами. У той час як Li-іонні компоненти забезпечують велику об’ємну енергію, висока площа поверхні нанопористого вуглецю, запозичена з технології суперконденсаторів, забезпечує швидкий заряд-розряд відповідного подвійного електричного шару та полегшує процеси інтеркаляції-деінтеркаляції в Li-іонних компонентах. Ця повна гібридизація системи може збільшити питому енергію в 10 разів, ніж суперконденсатор, зберігаючи при цьому відносно високу питому потужность, тривалий термін служби та характеристики швидкої зарядки суперконденсаторів. Крім того, криві заряд-розряд і низькі струми саморозряду стають подібними до Li-іонних акумуляторів. Такі джерела живлення з питомою енергією понад 60 Вт·год/кг, з можливістю повного заряду протягом 5–6 хвилин і понад 30 тисяч повних циклів заряду-розряду можуть успішно використовуватися, наприклад, в міському транспорті або робототехніці на складах, де довжина пробігу після одного заряду є менш критичною, ніж можливість швидкої зарядки, тривалий термін служби та безпека експлуатації. У статті розглядаються методи повної гібридизації та досягнуті характеристики електрохімічних систем «суперконденсатор і Li-ion акумулятор». Особливу увагу приділено «взаємодії» поверхні активованого вугілля з каналами в об’ємі літiйованого металооксидного матеріалу електродів для прискорення зарядно-розрядних процесів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-11-22 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/703 10.15407/hftp14.04.555 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 555-560 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 555-560 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 4 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 555-560 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/703/718 Copyright (c) 2023 Y. A. Maletin, S. I. Chernukhin, N. G. Stryzhakova, S. G. Kozachkov |
| spellingShingle | суперконденсатори Li-іонні батареї гібридизація висока енергія та потужність швидка зарядка Maletin, Y. A. Chernukhin, S. I. Stryzhakova, N. G. Kozachkov, S. G. Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title | Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title_alt | Combination of surface with bulk: hybrids of supercapacitors with Li-ion batteries |
| title_full | Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title_fullStr | Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title_full_unstemmed | Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title_short | Комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з Li-іонними акумуляторами |
| title_sort | комбінування поверхні з об’ємом: гібриди суперконденсаторів з li-іонними акумуляторами |
| topic | суперконденсатори Li-іонні батареї гібридизація висока енергія та потужність швидка зарядка |
| topic_facet | supercapacitors Li-ion batteries hybridization high energy and power fast charging суперконденсатори Li-іонні батареї гібридизація висока енергія та потужність швидка зарядка |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/703 |
| work_keys_str_mv | AT maletinya combinationofsurfacewithbulkhybridsofsupercapacitorswithliionbatteries AT chernukhinsi combinationofsurfacewithbulkhybridsofsupercapacitorswithliionbatteries AT stryzhakovang combinationofsurfacewithbulkhybridsofsupercapacitorswithliionbatteries AT kozachkovsg combinationofsurfacewithbulkhybridsofsupercapacitorswithliionbatteries AT maletinya kombínuvannâpoverhnízobêmomgíbridisuperkondensatorívzliíonnimiakumulâtorami AT chernukhinsi kombínuvannâpoverhnízobêmomgíbridisuperkondensatorívzliíonnimiakumulâtorami AT stryzhakovang kombínuvannâpoverhnízobêmomgíbridisuperkondensatorívzliíonnimiakumulâtorami AT kozachkovsg kombínuvannâpoverhnízobêmomgíbridisuperkondensatorívzliíonnimiakumulâtorami |