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北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
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来自Skoltech、微电子纳米技术研究所、RAS和其他研究中心的科学家们已经深化了对碳基电极等离子体处理如何影响超级电容器关键特性的理解。这些是补充电动汽车、火车、港口起重机和其他地方电池的储能装置
随着科学家们研究各种电极修饰对电容的影响，增强超级电容器性能的工具包将会扩展，这些设备将存储更多的能量并找到更多的应用。该发现发表在《电化学学报》上
“我们的团队正在研究通过修补电极中使用的碳基材料来提高超级电容器性能的方法，”该研究的首席研究员、Skoltech Materials的助理教授Stanislav Evlashin评论道
“基本上，有两种方法可以增加超级电容器储存的能量。要么通过复杂的表面设计来增加电极的有效表面积，要么将外来原子引入电极的碳材料中。在这项研究中，我们在理解外来原子包含的影响方面取得了进展。”
超级电容器是一种储能装置，通常与锂离子技术结合使用。与传统电池不同，它们几乎可以瞬间输送或收获能量，因此它们可以快速产生提升负载、启动车辆、拉动刹车等所需的能量。
>与金属离子技术相比，超级电容器故障不会造成重大火灾隐患。而且使用的材料相对容易以环保的方式处理
超级电容器为医院、数据中心和电信设备提供不间断电源，以确保持续服务并避免内存丢失。该技术还用于平衡电网的峰值需求。超级电容器在物联网传感器和通信设备、可穿戴医疗设备和便携式电子产品方面具有潜力
在电动和混合动力汽车中，超级电容器可用于启动和停止以及动力转向。超级电容器与汽油发动机配合使用，有望为车辆电池提供更快的充电速度。一般的电动汽车，特别是火车，可以从超级电容器中受益，超级电容器可以捕获制动时释放的能量，以提高整体效率
超级电容器的电容越大，它可以储存的能量就越多。Skoltech的研究人员正在研究构成超级电容器电极的碳材料中的外来原子如何影响电容
扫描电子显微镜下未改性碳纳米壁的彩色显微照片。图片来源：Stanislav Elvashin一张彩色显微照片，显示了扫描电子显微镜下未经修饰的碳纳米壁。图片来源：Stanislav Elvashin一张彩色显微照片，显示了扫描电子显微镜下未经修饰的碳纳米壁。来源：Stanislav Elvashin在最近的研究中，Skoltech团队测试了六种化学成分的等离子体对碳纳米壁电容的影响，碳纳米壁是一种用于制造超级电容器电极的材料。在这六种成分中，只有氮气和氩气的混合物被证明是合适的，以使其面积电容加倍的方式对材料进行了改性
虽然这绝不是这种碳基电极修饰的记录，但这项研究的结果揭示了所涉及的电化学
Evlashin说：“我们发现，首先发生的是，碳纳米壁结构生长后残留的无定形碳被清除。随后形成新的缺陷，并将杂原子掺入碳材料结构中。无定形碳与氮杂原子一起导致了假电容的发生。” More information: J.V. Bondareva et al, Insight into the influence of plasma-assisted heteroatom doping and defect formation in enhancing the areal capacitance of carbon nanowalls, Electrochimica Acta (2024). DOI: 10.1016/j.electacta.2024.145522Provided by Skolkovo Institute of Science and Technology
2025-04-20
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