[發(fā)明專利]基于氮氧化鈦/氮化釩納米線的三維網(wǎng)絡結構微型超級電容器的制作方法

有效

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• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112002560B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 麥立強;楊威;朱宇軒;賈卓飛;何亮
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明提供一種基于氮氧化鈦/氮化釩納米線的三維網(wǎng)絡結構叉指微型超級電容器制作方法，分別將配置好的偏鈦酸和氧化釩的納米線懸浮液利用恒流電泳在鈦叉指基板上構筑納米線網(wǎng)狀結構，然后將得到的叉指型微電極經(jīng)過氨氣煅燒與電化學沉積后，組裝即得非對稱微型超級電容器產(chǎn)品,本發(fā)明制作的產(chǎn)品，具有較輕的質(zhì)量、較大的比容量、優(yōu)異的循環(huán)性能、較高的功率密度，適于集成化等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及納米儲能材料與微加工工藝的交叉技術領域，具體涉及一種基于氮氧化鈦/氮化釩納米線的三維網(wǎng)絡結構微型超級電容器的制作方法

背景技術

超級電容器，是在一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能器件，但是，比同體積的電解電容器容量大2000～6000倍，功率密度比電池高10～100倍，具有更長的循環(huán)壽命，被廣泛認為是一種高效、實用的新型清潔能源。目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)與電子技術的進步，微型超級電容器作為微型器件的儲能單位，應用于各種微型傳感器、醫(yī)療設備以及網(wǎng)絡監(jiān)控節(jié)點等系統(tǒng)中。

根據(jù)儲能機理的不同，超級電容器可分為雙電層超級電容器和贗電容超級電容器。雙電層電容的產(chǎn)生主要通過在電極和電解質(zhì)之間的電容式離子吸附-解吸，如碳基超級電容器；贗電容器電容的產(chǎn)生是通過偽電容式法拉第電容來存儲電能，即電活性離子在貴金屬電極表面發(fā)生欠電位沉積，或在貴金屬氧化物電極表面發(fā)生氧化還原反應而產(chǎn)生的吸附電容。其具有功率密度高、充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源等特點

目前，對微型超級電容器的研究主要是通過活性材料改性或電極結構構筑等方法提高其能量密度，在提高其容量的條件下保持可集成性是目前需要解決的重要問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于氮氧化鈦/氮化釩納米線的三維網(wǎng)絡結構微型超級電容器制作方法，利用工業(yè)化大規(guī)模濕法刻蝕制得的微型鈦叉指電極作為基板，將配制好的偏鈦酸和氧化釩的納米線溶液分別經(jīng)過電泳、氨氣煅燒以及電沉積制得金屬氮化物納米線微型叉指電極，并通過組裝，得到微型超級電容器的產(chǎn)品，具有高比容量、高電壓窗口、高功率/能量密度、優(yōu)異的循環(huán)性能，及高集成性能等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：基于氮氧化鈦/氮化釩納米線的三維網(wǎng)絡結構微型超級電容器的制作方法，其特征在于，分別將配置好的偏鈦酸和氧化釩(VO_X)(x：1～2.5)的納米線懸浮液利用恒流電泳在鈦叉指基板上構筑納米線網(wǎng)狀結構，然后將得到的叉指型微電極經(jīng)過氨氣煅燒與電化學沉積，即得產(chǎn)品。

按上述方案，包括如下步驟：

A.基于氮氧化鈦納米線的微型叉指電極的制作：

1)將偏鈦酸納米線固體、金屬無機鹽添加劑與有機溶劑按比例混合均勻后，得到混合溶液；

2)在步驟1)所得混合溶液中，將鉑片和微型鈦叉指作為正、負極，在恒壓電源下進行電泳，得到微型叉指電極；

3)將步驟2)中所得的微型叉指電極進行氮化處理，得到氮氧化鈦納米線微型叉指電極；

4)以步驟3)所得的氮氧化鈦納米線微型叉指電極進行包覆處理；

5)以步驟4)所得的微型叉指電極用去離子水潤洗后，烘干，得到基于氮氧化鈦納米線的微型叉指電極；

B.氮化釩納米線微型叉指電極

6)將氧化釩納米線固體、金屬無機鹽添加劑與有機溶劑按比例混合均勻后，得到混合溶液；

7)在步驟6)所得混合溶液中，將鉑片和微型鈦叉指作為正、負極，在恒壓電源下進行電泳，得到氧化釩微型叉指電極；

8)將步驟7)中所得的氧化釩微型叉指電極進行氮化處理，得到氮化釩納米線微型叉指電極；

C.基于氮氧化鈦/氮化釩納米線微型超級電容器的組裝：