科學(xué)家們找到了一種方法來(lái)增加便攜式電子產(chǎn)品的能源容量

來(lái)自Skoltech，莫斯科國(guó)立大學(xué)(MSU)和莫斯科物理科學(xué)與技術(shù)研究所(MIPT)的科學(xué)家提出了一種用超級(jí)電容器晶格中的氮原子取代碳原子的新方法，并開(kāi)發(fā)了一種基于碳晶格修飾的新型容量增強(qiáng)方法。等離子體的幫助。他們的發(fā)現(xiàn)有助于為便攜式電子產(chǎn)品創(chuàng)造下一代電源。他們的研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)報(bào)告中。

隨著便攜式設(shè)備的發(fā)展，對(duì)新型能源的需求也在增長(zhǎng)?？茖W(xué)家們一直在尋找一種有效的方法來(lái)改善電化學(xué)能源的性能。作為電流的化學(xué)源，超級(jí)電容器的特征在于與電池相比高的充電和放電速率以及每單位質(zhì)量或體積的更高的能量存儲(chǔ)容量。通常使用多孔材料，例如碳或多孔金屬，對(duì)于超級(jí)電容器，但是金屬使得源更重。有幾種方法可以增加電化學(xué)能源的容量，同時(shí)保持其重量不變，例如，通過(guò)使用其他較輕的元素或?qū)⒘硪环N元素的原子結(jié)合到晶格中(摻雜)。第二種方法被認(rèn)為提供了更好的前景。，因?yàn)樗试S在碳結(jié)構(gòu)合成階段容易地原子結(jié)合。氮是考慮用于摻雜的元素之一。氮參與氧化還原反應(yīng)，這導(dǎo)致容量的額外增加。雖然科學(xué)家們?cè)缇鸵庾R(shí)到摻雜方法，但氮對(duì)電化學(xué)特性的影響仍然知之甚少。

由Skoltech高級(jí)研究員Stanislav Evlashin博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家展示了一種提高超級(jí)電容器電化學(xué)性能的簡(jiǎn)單方法。他們的方法可以更好地了解氮摻入過(guò)程。研究人員使用由垂直取向的石墨烯片制成的碳納米壁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中他們使用等離子體的碳結(jié)構(gòu)處理將氮替換為一些碳。該研究的成果是創(chuàng)造新能源的重要一步。

“在這項(xiàng)研究中，我們使用等離子體后處理方法來(lái)提高電極的容量，”Evlashin博士解釋說(shuō)。“我們使用具有高比表面積的碳結(jié)構(gòu)作為在氮等離子體中摻雜的材料，并用氮原子取代了一部分碳原子，以提高能源的電化學(xué)能力。這種方法可用于修改任何碳結(jié)構(gòu)采用多種方法對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電化學(xué)容量增加了6倍，循環(huán)穩(wěn)定性也很好，并對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行了DFT模擬。納入過(guò)程，揭示了復(fù)雜的并入機(jī)制。“

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