[發(fā)明專利]雙介質(zhì)射流等離子體制備柔性超級電容器復(fù)合電極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710425960.6
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107275113B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑞雪;邵濤;田思理;張帥;章程
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 11496 北京君泊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王程遠(yuǎn);胡玉章

本發(fā)明涉及一種雙介質(zhì)射流等離子體制備柔性超級電容器復(fù)合電極的方法，包括：將待沉積的碳納米材料放置于氣溶膠發(fā)生器內(nèi)；選定工作氣體和高壓電源，并調(diào)整放電參數(shù)和工作氣體流速；選定基底材料，放置于等離子體射流管的管口噴嘴下方或一側(cè)；打開高壓電源，在等離子體射流管下方或一側(cè)產(chǎn)生等離子體羽，同時設(shè)置移動平臺的移動路線和移動速度，在基底材料上沉積碳納米材料；將前驅(qū)物放置于氣溶膠發(fā)生器內(nèi)，重復(fù)步驟2，采用步驟4中移動平臺的移動路線，在碳納米材料上進(jìn)一步沉積金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏玫匠夒娙萜鲝?fù)合電極。本發(fā)明具有適合范圍廣、沉積效果好、操作簡便以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，具有具大的潛在應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙介質(zhì)射流等離子體制備柔性超級電容器復(fù)合電極的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著柔性電子科學(xué)及電子產(chǎn)品小型化技術(shù)的快速發(fā)展，可穿戴、可折疊、柔性、便攜式電子設(shè)備越來越受青睞，開發(fā)能為之提供能量的輕、薄、柔性的高性能儲能器件成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點，而柔性超級電容器則是其中最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑弧ＴS多小型可穿戴智能設(shè)備以及各種微型生物植入器件，均要求功能設(shè)備在各種形變情況下均可穩(wěn)定使用，而傳統(tǒng)的硬質(zhì)儲能器件一般不能滿足這些條件，極大限制了這些微型器件的使用效率和發(fā)展。因此在柔性電子產(chǎn)品、可穿戴、微型生物器件等領(lǐng)域，亟需開發(fā)與之相匹配的柔性儲能器件。柔性超級電容器因其快速充放電、高功率密度、穩(wěn)定的循環(huán)特性、安全性好成為了首選解決方案。

對于超級電容器，電極材料及結(jié)構(gòu)對其性能起著決定性作用，而柔性超級電容器對電極材料提出了更高的要求：如更高的穩(wěn)定性、輕薄、高電化學(xué)性能等，因此，研究和開發(fā)高能量密度、高導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性和低成本的電極材料是制備高性能柔性超級電容器的關(guān)鍵。目前電極材料的種類主要包括碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。它們的儲能機(jī)理不同：碳材料主要是利用電極與電解液接觸的界面產(chǎn)生電荷分離形成雙電層來存儲能量，稱為雙電層電容。金屬氧化物及導(dǎo)電聚合物則主要通過電極材料表面發(fā)生快速氧化還原反應(yīng)來儲存電荷，稱為法拉第贗電容。在實際應(yīng)用中，單一的電極材料并不能得到理想超級電容器電極材料的要求，如雙電層電容器存在電極面積有限、比電容值低等問題，贗電容器充放電循環(huán)壽命較短。復(fù)合材料電極結(jié)合了各組材料的性能，同時由于協(xié)同作用而具備更優(yōu)的性能，日益成為柔性電容器電極材料的研究重點。當(dāng)前，基于碳管、石墨烯薄膜或是它們與金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏膹?fù)合結(jié)構(gòu)作為柔性電極的研究層出不窮。