Исследователи из Сколтеха и Института нанотехнологий микроэлектроники РАН выяснили, как обработка углеродных электродов плазмой может улучшить суперконденсаторы — устройства, которые накапливают энергию и используются вместе с аккумуляторами в электромобилях, поездах и портовых кранах. Они изучили шесть составов плазмы и обнаружили, что смесь азота и аргона удваивает поверхностную ёмкость электродов.
Суперконденсаторы — это энергонакопители, которые быстро запасают и отдают энергию, в отличие от литий-ионных аккумуляторов. Они идеальны для пиковых нагрузок, например, при старте или торможении в электромобилях, а также для возврата энергии в электропоездах. Устройства работают в широком диапазоне температур, долговечны, безопасны и экологичны. Их применяют в больницах, телекоммуникациях и центрах данных для бесперебойного питания, а также в носимой электронике и интернете вещей. Увеличение ёмкости суперконденсаторов позволит им запасать больше энергии, делая технику эффективнее.
В эксперименте учёные обработали углеродные наностенки — материал электродов — плазмой разного состава. Смесь азота и аргона оказалась лучшей: она удалила аморфный углерод с поверхности, создала новые дефекты и встроила атомы азота в структуру, что удвоило ёмкость. «Мы лучше поняли, как внедрение атомов влияет на материал электродов», — отметил руководитель исследования Станислав Евлашин.