俄罗斯科学家利用氩离子提升超级电容器碳电极容量

俄罗斯科学家近日取得一项突破性进展，通过用粒子加速器加速的氩离子处理碳纳米墙，成功将超级电容器碳电极的容量提高约五倍。

斯科尔科沃科技学院材料科学与工程中心高级讲师斯坦尼斯拉夫·埃夫拉申表示：“今年，我们已展示通过引入其他元素原子提升碳纳米墙容量。此次，我们利用离子加速器产生的氩气辐照，实现了容量更大提升。所选辐射剂量既能产生最多有用缺陷，又不会破坏材料结构。”埃夫拉申及其团队多年来致力于开发新型超级电容器并优化其性能。超级电容器作为能够储存大量能量并几乎瞬间释放的电子器件，可无限次重复使用，在电动汽车和电动巴士上的应用能延长锂离子电池寿命，降低过热和爆炸风险。

碳纳米墙由10-15层石墨烯堆叠而成，是研发超级电容器的重要纳米材料。然而，其容量/表面积比相对较低，阻碍了在工业储能领域的快速应用。今年早些时候，埃夫拉申及其同事通过氩气和氮等离子体处理纳米材料，使其表面容量翻倍。此次，他们进一步研究纳米墙在离子束处理下的变化，发现一定离子浓度下，纳米墙内部会出现纳米级空腔。莫斯科物理技术学院计算机辅助材料设计实验室副主任尼基塔·奥列霍夫称，这些空心结构可容纳并整合电解质分子，使超级电容器电容提高五倍。科学家们还指出，纳米空腔的形成可利用半导体行业成熟技术实现，有助于研究成果产业化。