科学家们找到了一种方法来增加便携式电子产品的能源容量

来自Skoltech，莫斯科国立大学(MSU)和莫斯科物理科学与技术研究所(MIPT)的科学家提出了一种用超级电容器晶格中的氮原子取代碳原子的新方法，并开发了一种基于碳晶格修饰的新型容量增强方法。等离子体的帮助。他们的发现有助于为便携式电子产品创造下一代电源。他们的研究结果发表在科学报告中。

随着便携式设备的发展，对新型能源的需求也在增长。科学家们一直在寻找一种有效的方法来改善电化学能源的性能。作为电流的化学源，超级电容器的特征在于与电池相比高的充电和放电速率以及每单位质量或体积的更高的能量存储容量。通常使用多孔材料，例如碳或多孔金属，对于超级电容器，但是金属使得源更重。有几种方法可以增加电化学能源的容量，同时保持其重量不变，例如，通过使用其他较轻的元素或将另一种元素的原子结合到晶格中(掺杂)。第二种方法被认为提供了更好的前景。，因为它允许在碳结构合成阶段容易地原子结合。氮是考虑用于掺杂的元素之一。氮参与氧化还原反应，这导致容量的额外增加。虽然科学家们早就意识到掺杂方法，但氮对电化学特性的影响仍然知之甚少。

由Skoltech高级研究员Stanislav Evlashin博士领导的一组科学家展示了一种提高超级电容器电化学性能的简单方法。他们的方法可以更好地了解氮掺入过程。研究人员使用由垂直取向的石墨烯片制成的碳纳米壁进行了实验，其中他们使用等离子体的碳结构处理将氮替换为一些碳。该研究的成果是创造新能源的重要一步。

“在这项研究中，我们使用等离子体后处理方法来提高电极的容量，”Evlashin博士解释说。“我们使用具有高比表面积的碳结构作为在氮等离子体中掺杂的材料，并用氮原子取代了一部分碳原子，以提高能源的电化学能力。这种方法可用于修改任何碳结构采用多种方法对样品进行了测试，实验结果表明，电化学容量增加了6倍，循环稳定性也很好，并对氮气进行了DFT模拟。纳入过程，揭示了复杂的并入机制。“

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