[發明專利]一種雙電層電容器電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310232735.2
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103310994A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 彭偉;袁益;劉建清
• 申請（專利權）人: 株洲日望電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種超級電容器即雙電層電容器電極材料及其制備方法，具體涉及一種由氧化釕、活性炭、氧化鉭等復合材料和鉭基組成的RuO₂-Ta₂O₅/Ta電極材料及制備方法，屬于電子技術領域。

背景技術

高能鉭混合電容器是以鉭電解電容器和雙電層電容器組成的超大容量混合電容器，具體由燒結式鉭陽極芯子、五氧化二鉭（Ta₂O_5）介質、硫酸溶液電解質和鉭基二氧化釕（RuO₂）陰極片組成，硫酸溶液電解質和鉭基二氧化釕（RuO₂）陰極片組成電容器陰極，鉭基二氧化釕（RuO₂）陰極片提高了硫酸溶液電解質的接觸面積，生成雙電層電容器，能最大限度引出陽極容量。高能鉭混合電容器體積小、電性能優異，產品可靠性好，性能穩定，壽命長，單位體積和單位重量的能量密度和功率密度大，適用于航空、航天、兵器、船舶、電子等有可靠性要求的軍用電子設備的直流、脈動及低紋波電路。

二氧化釕（RuO₂）材料是過渡金屬氧化物，可形成不同尋常的比電容量，具有良好的導電性，并且在硫酸溶液中穩定，是一種目前公認的性能最優異的陰極材料。鉭基RuO₂陰極片以二氧化釕（RuO₂）材料作為主要陰極材料，多采用高溫熱分解氧化（300℃~800℃）釕化合物的方法來制備二氧化釕（RuO₂）晶體。由于二氧化釕（RuO₂）材料屬于貴金屬，資源有限，價格昂貴，不少陰極材料研究者和生產廠家在尋求或正在使用廉價的過渡金屬氧化物或其它材料來部分替代二氧化釕（RuO₂）材料。

通過專利文獻檢索發現有一個相關的專利文獻，該專利申請號為CN201210302311.4，發明名稱為“RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta陰極片及其制備方法”，該專利公開了一種顯著節約貴金屬Ru的新型大容量鉭電容器陰極片及其制備方法。陰極片組成為：RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta；RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅為陰極片復合涂層、各組分質量分數為：20-70%RuO₂、5-70%SnO₂、0-70%TiO₂、1-30%Ta₂O₅；Ta片為陰極片基片，其厚度為0.05-0.1毫米。所述陰極片制備方法為：將水合三氯化釕、氯化亞錫、五氯化鉭、鈦酸丁酯的醇類溶液混合均勻并涂刷到經潔凈和粗化處理的Ta基片上于100-150℃烘干，然后在250-400℃熱分解30-60分鐘獲得RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta陰極片。但是該專利是采用涂刷的方式將水合三氯化釕、氯化亞錫、五氯化鉭、鈦酸丁酯的醇類溶液混合均勻并涂刷到經潔凈和粗化處理的Ta基片上，所以表面比較粗糙，附著力不高，并且產品的一致性不是很好，尤其是采用了5-70%SnO₂和0-70%TiO₂，經研究、實驗或實際使用驗證證明，摻雜TiO₂、SnO₂等廉價的過渡金屬氧化物制備的二氧化釕（RuO₂）陰極材料能節省二氧化釕（RuO₂）的用量，但這樣改進后產品的整體性能明顯下降，這對于可靠性要求高的高能鉭混合電容器是不行的，因此如何做到既能減低二氧化釕（RuO₂）的用量，同時又能保證產品的性能，能滿足高可靠性要求的高能鉭混合電容器的陰極材料，仍有待進一步研究。

發明內容

本發明的目的在于針對現有電極材料的不足，提供一種適用于高能鉭混合電容器的，具有超大容量、優異電性能、長壽命、高可靠性要求的雙電層電容器電極材料，且此電極材料可以節約部分二氧化釕（RuO₂）。