高性能イオン液体スーパーキャパシタ用のヘテロ原子ドーピングされたグラフェン電極とハイブリッド電解質の分子動力学

電気二重層キャパシタ（EDLC）は、エネルギー貯蔵のための高度な電気化学デバイスであり、その優れた特性により強い関心を集めています。エネルギー貯蔵特性は、電極/電解質界面の相互作用と密接に関連しています。電極表面の微細構造は、EDL構造に大きな影響を与える可能性があります。ここでは、モルキュラー・ダイナミクス（MD）シミュレーションを使用して、定常電位法（CPM）の下でイオン液体（IL）電解質と結合したグラフェン電極におけるホウ素（B）、窒素（N）、硫黄（S）ドーピングを調査しました。結果は、ヘテロ原子N-ドーピングが真のグラフェンと比較して15 mS/cmのイオン導電率を向上させ、これは電極-溶媒相互作用が弱まることによって引き起こされ、エタノールの拡散率は36%向上しました。特に、B-ドープされたグラフェンは、追加の電荷貯蔵サイトとホールキャリア注入によって電子構造を修正し、−1から2 Vの範囲で7.75 μF/cm²の優れた二重層容量（C D）を達成しました。これらの結果は、ヘテロ原子ドーピングが電子特性と界面動力学の両方を調整できることを示しており、エネルギー・パワーのトレードオフを軽減しています。我々の研究は、EDLCの分子レベルの理解を進め、高性能グラフェンベースのスーパーキャパシタ設計のためのヘテロ原子ドーピング戦略を探求する基盤を提供します。