電気化学キャパシタと電池の開発の概要-その1

An Overview on the Development of Electrochemical Capacitors and Batteries - Part I.

• Vitor L Martins
• Herbert R Neves
• Ivonne E Monje
• Marina M Leite
• Paulo F M DE Oliveira
• Rodolfo M Antoniassi
• Susana Chauque
• William G Morais
• Eduardo C Melo
• Thiago T Obana
• Breno L Souza
• Roberto M Torresi

抄録

ノーベル化学賞2019は、リチウムイオン電池の重要性と、彼らが過去30年間に起こることを許した革命を認識しました。彼らは、電気エネルギーが需要に応じて必要とされる場所で採用されている電気化学エネルギー貯蔵装置のより広範なクラスの一部であり、したがって、電気化学エネルギーは、アプリケーションによって必要に応じて電気エネルギーに変換されます。これにより、エネルギーの生産・流通の脱炭素化を支援するためのモバイルアプリケーションにとどまらず、蓄電デバイスの活用に様々な可能性が開けてきた。本シリーズでは、主に電気化学キャパシタ（第1部）と二次電池（第2部）の2つのタイプの蓄電デバイスを2回に分けて紹介する。より具体的には、各タイプのデバイスに使用される材料、エネルギー貯蔵プロセスにおけるそれらの主な役割、それらの利点と欠点、そして特にそれらの性能を向上させるための戦略について議論する。本パートでは、電気化学キャパシタを取り上げます。電池との根本的な違いについては、電極/電解質表面でのプロセスと性能への影響を考慮して説明する。電気化学キャパシタに使用される材料については、二重層キャパシタや疑似静電容量材料を含めてレビューし、電解質の重要性を強調する。これらの戦略の重要な部分として、ナノ粒子の製造のための合成ルートにもアプローチする（第一部）。

The Nobel Prize in Chemistry 2019 recognized the importance of Li-ion batteries and the revolution they allowed to happen during the past three decades. They are part of a broader class of electrochemical energy storage devices, which are employed where electrical energy is needed on demand and so, the electrochemical energy is converted into electrical energy as required by the application. This opens a variety of possibilities on the utilization of energy storage devices, beyond the well-known mobile applications, assisting on the decarbonization of energy production and distribution. In this series of reviews in two parts, two main types of energy storage devices will be explored: electrochemical capacitors (part I) and rechargeable batteries (part II). More specifically, we will discuss about the materials used in each type of device, their main role in the energy storage process, their advantages and drawbacks and, especially, strategies to improve their performance. In the present part, electrochemical capacitors will be addressed. Their fundamental difference to batteries is explained considering the process at the electrode/electrolyte surface and the impact in performance. Materials used in electrochemical capacitors, including double layer capacitors and pseudocapacitive materials will be reviewed, highlighting the importance of electrolytes. As an important part of these strategies, synthetic routes for the production of nanoparticles will also be approached (part I).