一种柔性电极材料的制备方法与流程

本申请涉及柔性电极制备，尤其涉及一种柔性电极材料的制备方法。

背景技术：

1、超级电容器相比较于传统电容器能够储存更多的能量，但其能量密度值相对较低，限制了其实际应用，因此，开发具有良好能量密度和功率密度的超级电容器是当前研究的热点问题。过渡金属氧化物是超级电容器的一些常用电极材料，它们可以在负电位窗口中有效工作，但它们的电子导电性和结构稳定性较差。因此，应开发具有更高电容和良好导电性的替代电极材料。

2、有研究人员通过阳极法合成了三维碳封装介孔(tin/cnts)阵列。3d电极，在1m硫酸电解液的条件下测试，可以得到121f cm-3的比电容，对应电流密度为0.83a cm-3.它还具有良好的稳定性，在4000次循环后仍能保持初始电容值的92.2％。此外，当电流密度为0.11a cm-3时，全固态对称超级电容器显示8.3f cm-3的比电容，在电流密度为0.045a cm-3时，其相应的能量和功率密度分别为1.16m wh cm-3和0.036w cm-3。此外，即使在10000次循环后，该设备仍显示出83.7％的容量保持率。以上表明过渡金属氮化物作为超级电容器高效负极材料的潜力。然而，集电器的柔韧性、接触电阻和光滑表面有限，在寻找替代品时未能开发柔性电子设备。

技术实现思路

1、本申请提供了一种柔性电极材料的制备方法，用以解决上述问题。

2、一方面，本申请提供了一种柔性电极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：在石墨纸上放置pi胶带，然后施加外力将所述pi胶带拉下来，制备成柔性且重量轻的集流体；

4、步骤s2：抽真空室的压力降低至工作压力，通过轰击80-120w直流功率的ar离子对靶材进行预清洗；其中，所述靶材使用过渡金属；

5、步骤s3：通过直流反应磁控溅射将与所述靶材相对应的过渡金属氧化物沉积在石墨纸片；

6、步骤s4：进行若干层过渡金属层沉积，以使过渡金属氮化物薄膜更好地附着在衬底上；

7、步骤s5：控制沉积温度和靶材与基板之间的距离，在惰性气体氛围下，沉积2h制成柔性电极材料。

8、在本申请的一种实现方式中，所述过渡金属包括钴、镍、钛、钒、锰中的任意一种。

9、在本申请的一种实现方式中，所述抽真空室的工作压力为6～8×10-3mbar。

10、在本申请的一种实现方式中，所述沉积温度为400-500℃。

11、在本申请的一种实现方式中，所述靶材与基板之间的距离为4-6cm。

12、在本申请的一种实现方式中，所述惰性气体氛围为氮气和氩气的混合物。

13、本申请提供的一种柔性电极材料的制备方法，具有以下有益效果：为柔性超级电容器提供快速、低成本和可扩展的集流体制备，合成的过渡金属氮化物/石墨纸电极具有柔性、轻薄、无粘结剂、高性价比等特点。

技术特征：

1.一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属包括钴、镍、钛、钒、锰中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述抽真空室的工作压力为6～8×10-3mbar。

4.根据权利要求1所述的一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述沉积温度为400-500℃。

5.根据权利要求1所述的一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述靶材与基板之间的距离为4-6cm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体氛围为氮气和氩气的混合物。

技术总结
本申请公开了一种柔性电极材料的制备方法，方法包括：在石墨纸上放置PI胶带，然后施加外力将所述PI胶带拉下来，制备成柔性且重量轻的集流体；抽真空室的压力降低至工作压力，通过轰击80‑120W直流功率的Ar离子对靶材进行预清洗；其中，所述靶材使用过渡金属；通过直流反应磁控溅射将与所述靶材相对应的过渡金属氧化物沉积在石墨纸片；进行若干层过渡金属层沉积，以使过渡金属氮化物薄膜更好地附着在衬底上；控制沉积温度和靶材与基板之间的距离，在惰性气体氛围下，沉积2h制成柔性电极材料。

技术研发人员：刘道鑫,王吉祥,耿广仁
受保护的技术使用者：山东伟基炭科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27