ГИБРИДТІ СУПЕРКОНДЕНСАТОРЛАРҒА АРНАЛҒАН NI₃S₂/NI КӨБІК ЭЛЕКТРОДТАРЫНЫҢ БЕТКІ ТҮРЛЕНУІ ЖӘНЕ ЖАҚСАРТЫЛҒАН ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫ

Никель көбігінің бетін сульфидтеу процесі жоғары электрохимиялық сыйымдылығы және электрохимиялық циклдеу кезінде жоғары тұрақтылығы бар Ni₃S₂ қабаттарын алу мақсатында жан-жақты зерттелді. Алайда электрохимиялық жұмыс жағдайларында Ni₃S₂/NF (никель көбігі) электродында түзіледі деп болжанатын никель гидроксиді қабаттарының рөлі әлі күнге дейін жеткілікті деңгейде зерттелмеген. Осы жұмыста гидроксидтік фазаның электрохимиялық сыйымдылыққа да, циклдік тұрақтылыққа да елеулі үлес қосатыны көрсетілді. Ni₃S₂/NF электроды тиомочевина қатысында 160 °C температурада бірсатылы гидротермалдық әдіспен дайындалды. NF бетінде бастапқыда түзілген Ni₃S₂ құрылымы кейіннен KOH электролитінде электрохимиялық циклдеу нәтижесінде модификацияланды. Электродтың электрохимиялық сыйымдылығының артуы бірнеше никель гидроксиді фазаларының түзілуімен қатар жүрді, бұл рентгендік дифракция (XRD) және Раман спектроскопиясы әдістерімен расталды. Электрод 20 А·г⁻¹ ток тығыздығында жүргізілген 20 000 гальваностатикалық заряд-разряд (GCD) циклі барысында максималды сыйымдылығының 90%-ын сақтап, жоғары циклдік тұрақтылық көрсетті. Ni₃S₂ электродының меншікті сыйымдылығы 2,7 А·г⁻¹ ток тығыздығында 758 Ф·г⁻¹ құрады. Ток тығыздығы 90 А·г⁻¹-ге дейін арттырылған кезде меншікті сыйымдылық 233 Ф·г⁻¹-ге дейін төмендеді, бұл 2,7 А·г⁻¹ ток тығыздығындағы мәннің шамамен 30%-ын құрайды.

1. Lakshmi, K.C.S., Vedhanarayanan, B. High–Performance Supercapacitors: A Comprehensive Review on Paradigm Shift of Conventional Energy Storage Devices. Batteries, 9(4), 202 (2023). https://doi.org/10.3390/batteries9040202.

2. Nargish Parvin, Dhananjaya Merum, Misook Kang, Sang Woo Joo, Jae Hak Jung and Tapas Kumar Mandal. Recent advances in hybrid supercapacitors: a review of high performance materials and scalable fabrication techniques. Journal of Materials Chemistry A, 13(30), 24320–24386 (2025). https://doi.org/10.1039/D5TA02887F.

3. Neeraj Singh, Virendra Singh, Neeraj Bisht, Puneet Negi, Archana Dhyani, Rajat Kumar Sharma, Tewari B.S. A comprehensive review on supercapacitors: Basics to recent advancements. Journal of Energy Storage. 121, 116498 (2025). https://doi.org/10.1016/j.est.2025.116498.

4. Reenu, Sonia, Lakshita Phor, Ashok Kumar, Surjeet Chahal, Electrode materials for supercapacitors: A comprehensive review of advancements and performance. Journal of Energy Storage. 84, Part B, 110698 (2024). https://doi.org/10.1016/j.est.2024.110698.

5. Mojtaba Mirzaeian, Qaisar Abbas, Abraham Ogwu, Peter Hall, Mark Goldin, Marjan Mirzaeian, Hassan Fathinejad Jirandehi. Electrode and electrolyte materials for electrochemical capacitors. International Journal of Hydrogen Energy. 42, 25565–25587 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.04.241.

6. Muhammad Faisal Iqbal, Farooq Nasir, Fiza Shabbir, Zaheer Ud Din Babar, Muhammad Farooq Saleem, Kaleem Ullah, Nana Sun, Faizan Ali. Supercapacitors: An Emerging Energy Storage System. Advanced Energy and Sustainability Research. 6, 2400412 (2025). https://doi.org/10.1002/aesr.202400412.

7. Ander González, Eider Goikolea, Jon Andoni Barrena, Roman Mysyk. Review on supercapacitors: Technologies and materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 58, 1189–1206 (2016). https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.249.

8. Mengkang Zhu, Dan Wang, Zongyu Ge, Lin Pan, Yanli Chen, Wenchang Wang, Naotoshi Mitsuzaki, Shuyong Jiad Zhidong Chen. Recent advances in transition metal sulfide–based electrode materials for supercapacitors. Chemical Communications. 61, 8314–8326 (2025). https://doi.org/10.1039/D5CC01411E.

9. Dhakal, G., Sahoo, S., Sharma, K.P., Zhao, G.–L. A Review on the Recent Advancements of Ni– Based Sulfides and Mixed Sulfides for Supercapacitors and Electrocatalysis (Oxygen Evolution Reaction). Molecules. 30, 2877 (2025). https://doi.org/10.3390/molecules30132877.

10. Yan–Qiang Cao, Xu Qian, Wei Zhang, Min Li, Shan–Shan Wang, Di Wu, Ai–Dong Li. Self–formed porous Ni(OH)2 on Ni3S2/Ni foam during electrochemical cycling for high performance supercapacitor with ultrahigh areal capacitance. Electrochimica Acta. 303, 148–156 (2019). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.075.

11. Abdullin K.A., Gabdullin M.T., Gritsenko L.V., Kalkozova Zh.K., Kanatov Zh.S., Markhabayeva A.A., Nemkayeva R.R., Zhapargali D., Mirzaeian M. In situ formation of nanocrystalline Ni(OH)2 in alkaline electrolyte explains superior capacitance and cycling stability of Ni3S2/NF electrodes. Scientific Reports (2026). https://doi.org/10.1038/s41598–026–42576–y

12. Xuerui Yi, Caroline Kirk, and Neil Robertson. Achieving Complete Conversion from Nickel Foam to Nickel Sulfide Foam for a Freestanding Hybrid–Supercapacitor Electrode. ChemElectroChem. 11, e202400383, (2024). https://doi.org/10.1002/celc.202400383 .

13. Jeng–Han Wang, Zhe Cheng, Jean–Luc Brédas, Meilin Liu. Electronic and vibrational properties of nickel sulfides from first principles. Journal of Chemical Physics. 127, 214705 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2801985.

14. Julia Gallenberger, Harol Moreno Fernández, Achim Alkemper, Mohan Li, Chuanmu Tian, Bernhard Kaisera, Jan Philipp Hofmann. Stability and decomposition pathways of the NiOOH OER active phase of NiOx electrocatalysts at open circuit potential traced by ex situ and in situ spectroscopies. Catalysis Science & Technology. 13, 4693–4700 (2023). https://doi.org/10.1039/d3cy00674c.

15. Robert Kostecki, Frank McLarnon. Electrochemical and In Situ Raman Spectroscopic Characterization of Nickel Hydroxide Electrodes: I. Pure Nickel Hydroxide. Journal of the Electrochemical Society. 144, 485 (1997). https://doi.org/10.1149/1.1837437.

16. Hall D.S., Lockwood D.J., Bock C., MacDougall B.R. Nickel hydroxides and related materials: a review of their structures, synthesis and properties. Proceedings of the Royal Society A. 471, 20140792 (2015). http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2014.0792.

17. Minjeong Lee, Yeongeun Jang, Gayoung Yoon, Seonghwa Lee, Gyeong Hee Ryu. Synthesis and electrochemical evaluation of nickel hydroxide nanosheets with phase transition to nickel oxide. RSC Advances. 14, 10172 (2024). https://doi.org/10.1039/d4ra01120a.