Alternativ til nitrogen:Oxygenplasma kan forbedre elektrodematerialers egenskaber

En gruppe forskere fra Skoltech og Lomonosov Moskva Statsuniversitet (MSU) viste, at nitrogen ikke er det eneste element, der kan hjælpe med at øge superkapacitorers specifikke kapacitans.

Fremskridt inden for vedvarende energikilder kræver nye materialer med forbedret elektrokemisk ydeevne. Elektroder i elektrokemiske strømkilder er oftest lavet af kulstof. Kulstoffernes egenskaber forbedres ved hjælp af en hel masse overflademodifikationsteknikker, såsom tilsætning af metaloxider, skabe flerlagsbelægninger eller udvide det specifikke overfladeareal. Indarbejde dopingatomer af nitrogen, fluor, klor og andre elementer i kulstofgitteret er en nylig trend inden for overflademodifikation, der dramatisk ændrer materialets elektrokemiske egenskaber uden at 'forurene' elektrolytopløsningen under opladning og afladning.

Tidligere, Skoltech -forskere viste, at indlejring af nitrogen i kulstofgitteret multiplicerer den elektrokemiske kapacitans. For nylig, det samme team fra Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) og deres kolleger fra MSU har undersøgt effekten af ​​nitrogen- og oxygen -heteroatomer på materialets elektrokemiske egenskaber.

"Vi modificerede carbonmaterialernes overflade ved hjælp af DC -plasma i nitrogenatmosfærer, ilt, og deres blanding, for at implantere ilt og nitrogenatomer i kulstofgitteret. Ved at ændre plasmaindholdet, man kan styre overfladefunktionalisering, "forklarer Stanislav Evlashin, den første forfatter til papiret og en senior forsker ved Skoltech.

Ændring af kulstofgitteret med andre atomer forstyrrer dets struktur og gør det mindre 'perfekt, 'hvilket fører til en ændring i de elektrokemiske egenskaber.

Elektrokemiske målinger i et surt medium afslørede det højeste iltindhold og den elektrokemiske kapacitans i prøverne modificeret i iltplasma. Resultaterne af undersøgelsen tyder på, at nitrogen ikke er den eneste forstærker af superkapacitorernes specifikke kapacitans, og ilt er undertiden endnu mere effektiv. Forskerne tilskriver resultatet både til overfladefunktionalisering (dvs. at give overfladen nye egenskaber) og ændringerne i krystalgitteret. I modsætning til nitrogen, ilt er meget lettere at indsætte i krystalgitteret.

Forskernes fund vil bidrage til udviklingen af ​​ny generation af superkapacitorer.