Un groupe de scientifiques de Skoltech et de l'Université d'État Lomonossov de Moscou (MSU) a montré que l'azote n'est pas le seul élément pouvant aider à améliorer la capacité spécifique des supercondensateurs.

L'avancement des sources d'énergie renouvelables nécessite de nouveaux matériaux aux performances électrochimiques améliorées. Les électrodes des sources de courant électrochimiques sont le plus souvent en carbone. Les propriétés des carbones sont améliorées grâce à toute une panoplie de techniques de modification de surface, comme l'ajout d'oxydes métalliques, créer des revêtements multicouches ou étendre la surface spécifique. Incorporant les atomes dopants d'azote, fluor, le chlore et d'autres éléments dans le réseau de carbone est une tendance récente à la modification de surface qui modifie considérablement les caractéristiques électrochimiques du matériau sans « contaminer » la solution d'électrolyte pendant le chargement et le déchargement.

Plus tôt, Les scientifiques de Skoltech ont montré que l'incorporation d'azote dans le réseau de carbone multiplie la capacité électrochimique. Récemment, la même équipe du Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) et leurs collègues de MSU ont étudié l'effet des hétéroatomes d'azote et d'oxygène sur les caractéristiques électrochimiques du matériau.

"Nous avons modifié la surface des matériaux carbonés à l'aide de plasma DC dans des atmosphères d'azote, oxygène, et leur mélange, de manière à implanter des atomes d'oxygène et d'azote dans le réseau carboné. En modifiant le contenu du plasma, on peut contrôler la fonctionnalisation des surfaces, " explique Stanislav Evlashin, le premier auteur de l'article et chercheur principal chez Skoltech.

La modification du réseau de carbone par d'autres atomes perturbe sa structure et le rend moins "parfait, ' ce qui entraîne une modification des caractéristiques électrochimiques.

Les mesures électrochimiques en milieu acide ont révélé la teneur en oxygène et la capacité électrochimique les plus élevées dans les échantillons modifiés dans le plasma d'oxygène. Les résultats de l'étude suggèrent que l'azote n'est pas le seul amplificateur de la capacité spécifique des supercondensateurs et que l'oxygène est parfois encore plus efficace. Les scientifiques attribuent le résultat à la fois à la fonctionnalisation de la surface (c'est-à-dire à l'apport de nouvelles propriétés à la surface) et aux modifications du réseau cristallin. Contrairement à l'azote, l'oxygène est beaucoup plus facile à insérer dans le réseau cristallin.

Les découvertes des scientifiques contribueront au développement de supercondensateurs de nouvelle génération.