[發(fā)明專(zhuān)利]用于超級(jí)電容器電極的多孔碳薄膜材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910021718.8
• 申請(qǐng)日: 2009-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101819884A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔令斌;孫林林;康龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G9/04
• 分類(lèi)號(hào): H01G9/04;H01G9/058
• 代理公司: 蘭州振華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于超級(jí)電容器電極的多孔碳薄膜材料的制備方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器由于具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)而成為國(guó)際能源領(lǐng) 域的研究熱點(diǎn)。超級(jí)電容器主要分為雙電層型超級(jí)電容器和氧化還原型超級(jí)電 容器。雙電層型超級(jí)電容器的比容量主要由材料的表面積決定，其理論容量與 電極材料的比表面積成正比。目前主要是通過(guò)采用活性炭或者碳納米管做電極 材料，其比容量大約為50～150F/g。對(duì)于用純活性炭或者碳納米管作為電極的超 級(jí)電容器，由于碳材料比表面積較低，其低比容問(wèn)題已成為制約其作為超級(jí)電 容器電極材料的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于超級(jí)電容器電極的多孔碳薄膜材料的制備方 法。

本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其制備步驟為：

(1)首先在750-800℃沉積溫度下在容器內(nèi)的沉積位置處放入基片；

(2)用真空泵將容器中的空氣抽出，使容器內(nèi)達(dá)到高真空，即10^-7～10^-8Pa 的真空狀態(tài)；

(3)向容器內(nèi)通入惰性保護(hù)氣體，用質(zhì)量流量計(jì)控制惰性保護(hù)氣體的流量 為70～80mL/s；

(4)向容器內(nèi)通入還原氣體，用質(zhì)量流量計(jì)控制氣體流量為70～80mL/s；

(5)然后向容器內(nèi)通入烴類(lèi)混合氣體，用質(zhì)量流量計(jì)控制氣體流量為50～ 80mL/s；

(6)將容器加熱，加熱到900～1000℃時(shí)進(jìn)行保溫，時(shí)間持續(xù)1～2小時(shí)， 混合烴類(lèi)氣體的還原反應(yīng)使得基底上沉積出多孔碳，即得多孔碳薄膜材料。

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的制備方法制備多孔碳薄膜材料，其化學(xué) 氣相沉積過(guò)程是在高溫低壓條件下進(jìn)行的，高沉積溫度會(huì)大幅度改善多孔碳晶 體的結(jié)晶完整性，沉積過(guò)程可以在大尺寸基片或多基片上進(jìn)行；低壓化學(xué)氣相 沉積導(dǎo)致反應(yīng)氣體的擴(kuò)散系數(shù)提高了約三個(gè)數(shù)量級(jí)，因而提高了反應(yīng)氣體和反 應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散能力，總的結(jié)果是將多孔碳薄膜的沉積速率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以 上，薄膜厚度均勻性好、氣相形核引起顆粒污染的幾率小、薄膜較為致密。

此外，最大的益處在于該種多孔碳薄膜材料可直接制作電極，不需要添加 石墨、水和粘結(jié)劑等添加劑，提高了電極的導(dǎo)電率，同時(shí)也提高了碳材料的比 表面積，電容器輸出比容量明顯提高，該方法在提高碳電極的比容上具有非常 顯著的效果。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

(1)首先在750℃的沉積溫度下在石英管內(nèi)沉積位置處放入不銹鋼網(wǎng)；

(2)利用真空泵將石英管中的空氣抽出，使石英管內(nèi)達(dá)到高真空，即10^-7～ 10^-8Pa的真空狀態(tài)；

(3)向石英管內(nèi)通入氮?dú)?，用質(zhì)量流量計(jì)控制氮?dú)獾牧髁繛?0mL/s；

(4)向石英管內(nèi)通入氫氣，用質(zhì)量流量計(jì)控制氫氣的流量為75mL/s；

(5)然后用質(zhì)量流量計(jì)控制甲烷氣體的流量為52mL/s、乙烯氣體的流量 為60mL/s、丙烷氣體的流量為70mL/s將這三種烴類(lèi)氣體混合均勻，將烴類(lèi)混 合氣體通入石英管內(nèi)；

(6)對(duì)石英管加熱并在950℃的溫度下保溫，時(shí)間持續(xù)1小時(shí)，混合烴類(lèi) 氣體的還原反應(yīng)使得不銹鋼網(wǎng)上沉積出多孔碳，即得多孔碳薄膜材料。

實(shí)施例2：

(1)首先在780℃的沉積溫度下在石英管內(nèi)沉積位置處放入鎳網(wǎng)；

(2)利用真空泵將石英管中的空氣抽出，使石英管內(nèi)達(dá)到高真空，即(10^-710^-8Pa的真空狀態(tài)；

(3)向石英管內(nèi)通入氮?dú)?，用質(zhì)量流量計(jì)控制氮?dú)獾牧髁繛?5mL/s；

(4)向石英管內(nèi)通入氫氣，用質(zhì)量流量計(jì)控制氫氣的流量為70mL/s；

(5)然后用質(zhì)量流量計(jì)控制甲烷氣體的流量為55mL/s、乙烯氣體的流量 為65mL/s、丙烷氣體的流量為70mL/s將三種烴類(lèi)氣體混合均勻，將烴類(lèi)混合 氣體通入石英管內(nèi)；

(6)對(duì)石英管加熱并在950℃的溫度下保溫，時(shí)間持續(xù)1.5小時(shí)，混合烴 類(lèi)氣體的還原反應(yīng)使得鎳網(wǎng)上沉積出多孔碳，即得多孔碳薄膜材料。

實(shí)施例3：

(1)首先在750℃的沉積溫度下在石英管內(nèi)沉積位置處放入不銹鋼網(wǎng)；