Izvestiya MGTU MAMIIzvestiya MGTU MAMIИзвестия МГТУ “МАМИ“2074-05302949-1428Moscow Polytechnic University10554610.31992/2074-0530-2021-49-3-49-56ArticlesСтатьиResearch ArticleResearch on molecular energy storageИсследование молекулярных накопителей энергииZuyevS. M.ЗуевС. М.
Russian Federation

PhD in Physics and Mathematics

к.ф-м.н.

eope@mospolytech.ruMaleyevR. A.МалеевР. А.
Russian Federation

PhD in Engineering

к.т.н.

eope@mospolytech.ruShmatkovYu. M.ШматковЮ. М.
Russian Federation
eope@mospolytech.ruKhandzhalovM. Yu.ХанджаловМ. Ю.
Russian Federation
eope@mospolytech.ruYakhutl'D. R.ЯхутльД. Р.
Russian Federation

PhD in Engineering

к.т.н.

eope@mospolytech.ruMoscow Polytechnic UniversityФГБОУ ВО «Московский политехнический университет»Federal State Unitary Enterprise Scientific Research and Experimental Institute of Road Electronics and Electric DevicesФГУП НИИАЭ1509202115349562803202228032022Copyright ©; 2021, Zuyev S.M., Maleyev R.A., Shmatkov Y.M., Khandzhalov M.Y., Yakhutl' D.R.Copyright ©; 2021, Зуев С.М., Малеев Р.А., Шматков Ю.М., Ханджалов М.Ю., Яхутль Д.Р.2021Zuyev S.M., Maleyev R.A., Shmatkov Y.M., Khandzhalov M.Y., Yakhutl' D.R.Зуев С.М., Малеев Р.А., Шматков Ю.М., Ханджалов М.Ю., Яхутль Д.Р.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/105546

This article provides a comparative analysis of various energy storage devices. A detailed review and analysis of molecular energy storage units is carried out, their main characteristics and parameters, as well as their application areas, are determined.

The main types of molecular energy storage are determined: electric double layer capacitors, pseudo capacitors, hybrid capacitors. Comparison of the characteristics of various batteries is given. The parameters of various energy storage devices are presented. The analysis of molecular energy storage devices and accumulators is carried out. Ttheir advantages and disadvantages are revealed.

It has been shown that molecular energy storage or double layer electrochemical capacitors are ideal energy storage systems due to their high specific energy, fast charging and long life compared to conventional capacitors.

The article presents oscillograms of a lithium-ion battery with a voltage of 10.8 V at a pulsed load current of 2A of a laptop with and without a molecular energy storage device, as well as oscillograms of a laptop with DVD lithium-ion battery with a voltage of 10.8 V with a parallel shutdown of a molecular energy storage device with a capacity of 7 F and without it. The comparative analysis shows that when the molecular energy storage unit with a 7 F capacity is switched on and off, transient processes are significantly improved and there are no supply voltage dips. The dependences of the operating time of a 3.6 V 600 mAh lithium-ion battery at a load of 2 A for powering mobile cellular devices with and without a molecular energy storage are given. It is shown that when the molecular energy storage device is switched on, the battery operation time increases by almost 20%.

В данной статье проведен сравнительный анализ различных накопителей энергии. Проведен подробный обзор и анализ молекулярных накопителей энергии, определены их основные характеристики и параметры, а также области применения.

Определены основные типы молекулярных накопителей энергии: конденсаторы с двойным электрическим слоем, псевдоконденсаторы, гибридные конденсаторы. Приведено сравнение характеристик различных элементов питания. Представлены параметры различных накопителей энергии. Проведен анализ молекулярных накопителей энергии и аккумуляторов, выявлены их преимущества и недостатки.

Показано, что молекулярные накопители энергии или электрохимические конденсаторы с двойным слоем являются идеальными системами накопления энергии вследствие высокой удельной энергии, быстрой зарядки и большого срока службы по сравнению с обычными конденсаторами.

В статье представлены осциллограммы литий-ионного аккумулятора с напряжением 10,8 В при импульсном токе нагрузки 2А ноутбука при включении молекулярного накопителя энергии и без него, а также осциллограммы литий-ионного аккумулятора с напряжением 10,8 В при параллельном выключении молекулярного накопителя энергии емкостью 7 Ф и без него для ноутбука с DVD. Приведенный сравнительный анализ показывает, что при включении выключением молекулярного накопителя энергии емкостью 7 Ф значительно улучшаются переходные процессы и не происходит провалов напряжения питания. Приведены зависимости времени работы литий-ионного аккумулятора 3,6 В 600 мАч при нагрузке 2 А для питания устройств мобильной сотовой связи при включении молекулярного накопителя энергии и без него. Показано, что при включении молекулярного накопителя энергии время работы аккумулятора увеличивается почти на 20%.

energy storagecapacitormolecular energy storageelectrochemical capacitorpseudo capacitorcharge modeelectronicshybrid energy storage systemsнакопитель энергииконденсатормолекулярные накопители энергииэлектрохимический конденсаторпсевдоконденсаторрежим зарядаэлектроникагибридные системы накопления энергииR.A. Maleev, S.M. Zuev, A.M. Fironov, N.A. Volchkov, A.A. Skvortsov. The starting processes of a car engine using capacitive energy storages. Periodico Tche Quimica, 2019, vol. 16, No 33, p. 877−888.Maleyev R.A., Zuyev S.M., Skvortsov A.A., Lavrikov A.A. Electric starting systems with high voltage power sources. Problemy mashinostroyeniya i avtomatizatsii. 2020. No 1, pp. 66−71 (in Russ.).Малеев Р.А., Зуев С.М., Скворцов А.А., Лавриков А.А. Системы электростартерного пуска с высоковольтовыми источниками тока. Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 1. С. 66−71.N.P. Grebenchikov, D.O. Varlamov, S.M. Zuev, R.A. Maleev, A.A. Skvortsov, and A.P. Grebenchikov. Study of Solar Panel Charge Controllers. ISSN 1064-2269, Journal of Communications Technology and Electronics, 2020, Vol. 65, No. 9, pp. 1053–1061.Maleyev R.A., Gulin A.N., Mychka N.V., Kuznetsova YU.A. Electric starting system with various power sources. Izvestiya MGTU «MAMI». No 4(26), 2015. V. 1, pp. 51−55 (in Russ.).Малеев Р.А., Гулин А.Н., Мычка Н.В., Кузнецова Ю.А. Система электростартерного пуска с различными источниками тока // Известия МГТУ «МАМИ». № 4(26), 2015. Т. 1. С. 51−55.Maleyev R.A., Gulin A.N., Mychka N.V., Kapralova M.A. Calculation of the parameters of the electric starting system of the engine with a combined power source. Izvestiya MGTU «MAMI». 2014, No 3(21). V. 1, pp. 47−53 (in Russ.).Малеев Р.А., Гулин А.Н., Мычка Н.В., Капралова М.А. Расчет параметров системы электростартерного пуска двигателя с комбинированным источника тока // МГТУ «МАМИ», 2014, № 3(21). Т. 1. С. 47−53.Maleyev R.A., Shmatkov YU.M. Investigation of unconventional power sources in systems for electric starter start-up of internal combustion engines. Izvestiya MGTU «MAMI». 2014, No 1(19). V. 1, pp. 39−45 (in Russ.).Малеев Р.А., Шматков Ю.М. Исследование нетрадиционных источников тока в системах электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания // МГТУ «МАМИ», 2014, № 1(19). Т. 1. С. 39−45.Lavrikov A.A., Maleyev R.A., Zuyev S.M., Shmatkov YU.M. Mathematical modeling of an adapter for battery voltage equalization. Izvestiya MGTU «MAMI». 2019, No 3(41), pp. 57−66 (in Russ.).Лавриков А.А., Малеев Р.А., Зуев С.М., Шматков Ю.М. Математическое моделирование адаптера для выравнивания напряжений аккумуляторной батареи // МГТУ «МАМИ», 2019, № 3(41). С. 57−66.Kuznetsov V., Pan'kina O., Machkovskaya N. Electrical double layer capacitors (supercapacitors): development and production. Komponenty i tekhnologii. 2005. No 6 (in Russ.).Кузнецов В., Панькина О., Мачковская Н., Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство, Компоненты и технологии. 2005. № 6.Maleyev R.A., Zuyev S.M., Lavrikov A.A., Grebenchikov N.P. Investigation of operating modes of capacitive energy storage systems in starting systems of a vehicle engine. Izvestiya MGTU «MAMI». 2019, No 1(39), pp. 29−36 (in Russ.).Малеев Р.А., Зуев С.М., Лавриков А.А., Гребенчиков Н.П. Исследование режимов работы емкостных накопителей энергии в системах пуска автомобильного двигателя // МГТУ «МАМИ», 2019, № 1(39). С. 29−36.Maleyev R.A, Shmatkov YU.M., Kholodov A.A. Electric starting systems with high-voltage power sources. Izvestiya MGTU «MAMI». 2018, No 1(35), pp. 33−38 (in Russ.).Малеев Р.А, Шматков Ю.М., Холодов А.А. Системы электростартерного пуска с высоковольтными источниками тока // МГТУ МАМИ, 2018, № 1(35). С. 33−38.