一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法。通過合適的沉積方法在納米多孔金屬骨架上生長(zhǎng)出納米級(jí)金屬氧化物，并經(jīng)過后續(xù)處理得到電容性能優(yōu)異、適用于超級(jí)電容器等儲(chǔ)能器件的電極材料。本發(fā)明制備簡(jiǎn)單、條件溫和、工藝參數(shù)簡(jiǎn)單、成本較低。本發(fā)明所制備出的用于超級(jí)電容器的電極材料具有很大的比電容。這種高性能的復(fù)合電極能夠廣泛應(yīng)用于微型儲(chǔ)能器件、傳感器和柔性電子器件等【技術(shù)領(lǐng)域】，適應(yīng)未來儲(chǔ)能器件的發(fā)展趨勢(shì)，具有非?？捎^的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)能源復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于能源器件的需求越來越多，對(duì)其性能的要求也越來越高。二次可循環(huán)、微小型化以及能量密度、功率密度高的能源設(shè)備越來越受到人們青睞。超級(jí)電容器，這種基于電化學(xué)原理的電容器，在快速充放電和儲(chǔ)存電能的能力方面介于傳統(tǒng)物理電容器和化學(xué)電池之間，已逐漸成為一種強(qiáng)大的候選，并已部分實(shí)際應(yīng)用為高效的、高負(fù)載的電化學(xué)儲(chǔ)能、傳遞能量的設(shè)備。
[0003]目前常規(guī)的超級(jí)電容器電極材料已無法滿足高功率密度、高能能量密度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等切實(shí)的需求。而本發(fā)明中設(shè)計(jì)的這種納米和微米結(jié)合的結(jié)構(gòu)已被認(rèn)為是當(dāng)今最佳的電極結(jié)構(gòu)，既采用在微米級(jí)多孔骨架上均勻分散納米級(jí)的活性粒子。這種結(jié)構(gòu)常被稱為三維雙連續(xù)的結(jié)構(gòu)，一方面，根據(jù)擴(kuò)散時(shí)間理論t=L2/D，減小離子的擴(kuò)散阻力；另一方面為電子遷移提供通道，促使相關(guān)的反應(yīng)發(fā)生，減小阻抗。這種納米多孔金屬/金屬氧化物復(fù)合電極在未來有利于解決當(dāng)今儲(chǔ)能器件電極材料的諸多問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，制備出一種高比電容、低阻抗、循環(huán)壽命長(zhǎng)的金屬氧化物/納米多孔金屬骨架超級(jí)電容器復(fù)合電極。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟:
1)制備多孔骨架薄層；
2)將上述納米多孔骨架薄層鋪展在基底上作為復(fù)合集電極；
3)將上述復(fù)合集電極薄片上沉積金屬氧化物活性物質(zhì)。
[0006]所述步驟I)中的納米多孔骨架采用多孔金屬材料。
[0007]所述步驟2)中的基底包括高分子聚合物柔性材料或剛性材料。
[0008]所述步驟2)中制備復(fù)合集電極的方法為腐蝕合金法或膠晶模板法。
[0009]所述步驟3)中的金屬氧化物活性物質(zhì)包括超級(jí)電容器金屬氧化物電極材料。
[0010]所述步驟3)中的沉積方法包括物理沉積法和化學(xué)沉積法。
[0011]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明制備得到的超級(jí)電容器復(fù)合電極，比通常同等的電化學(xué)活性材料電極具有更大的比電容，為常規(guī)電極材料比電容的3?4倍，有很大能量密度和功率密度?；咨婕安牧蠌V泛，電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，更能夠承受頻繁充放電過程中的電化學(xué)應(yīng)力損害，具有更好的循環(huán)壽命。另外本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)有利于緩解充放電過程中的電化學(xué)應(yīng)力，具有更小的阻抗以及更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，適應(yīng)未來儲(chǔ)能器件微型化的發(fā)展趨勢(shì)。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，所用的原料更環(huán)保、成本低，所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，有利于在超級(jí)電容器等儲(chǔ)能器件中大規(guī)模應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明制備的超級(jí)電容器復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明制備的二氧化錳/納米多孔金骨架超級(jí)電容器復(fù)合電極微觀表面形貌的SEM圖片。
[0014]圖3為本發(fā)明制備的二氧化錳/納米多孔金屬骨架超級(jí)電容器復(fù)合電極比電容與測(cè)試電流密度的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟:
I)將厚度為IOOnm金銀合金膜漂用濃硝酸腐蝕12小時(shí)。
[0017]2)將上述腐蝕后的合金膜撈出，附著在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性基底上作為復(fù)合集電極。
[0018]3)將上述處理過的復(fù)合集電極薄片置于0.2mol/L醋酸錳溶液中采用恒電流法0.1mA IllOs在IX Icm2正方形面積上沉積錳氧化物。
[0019]4)將步驟3)處理得到的柔性薄片電極進(jìn)一步洗凈處理，既為改性處理后的二氧化錳/納米多孔金超級(jí)電容器復(fù)合電極。電極結(jié)構(gòu)如圖1所示，在掃描電鏡下看到的微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0020]對(duì)處理后的二氧化錳/納米多孔金超級(jí)電容器復(fù)合電極進(jìn)行電容性能測(cè)試，測(cè)試所用電解液為0.5mol/L硫酸鈉溶液,測(cè)試技術(shù)為計(jì)時(shí)電位法，電流為5A/g,電壓窗口為(T0.8V。電極材料測(cè)試的電容性能結(jié)果如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)制備納米多孔骨架薄層； 2)將上述納米多孔金屬骨架薄層鋪展在基底上作為復(fù)合集電極； 3)將上述復(fù)合集電極薄片上沉積一定質(zhì)量的金屬氧化物活性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中的納米多孔骨架采用多孔金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的基底包括高分子聚合物柔性材料或剛性材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中制備復(fù)合集電極的方法為腐蝕合金法或模板法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中的金屬氧化物活性物質(zhì)包括超級(jí)電容器金屬氧化物電極材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中的沉積方法包括物理沉積法和化學(xué)沉積法。
【文檔編號(hào)】H01G11/86GK103956274SQ201410162671
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】曾志剛, 胡志宇, 龍嘯 申請(qǐng)人:上海大學(xué)