一种等离子处理改善Al集电极的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改善A1集电极的方法。
【背景技术】
[0002]随着二十世纪微电子产业的发展，小型化设备大量出现，对电源提出了很大的要求。研究开发新能源，节能减排是全球能源发展的重要方向。超级电容器是近年来出现的一种高功率、快速充放电、循环寿命长的储能元件。和普通镍镉电池相比，它具有充放电速度快及能量密度高的特点；与普通电容器相比，它具有储能量大的优点。综合来说，超级电容器的成本较低廉，可靠性好，应用范围较广，在能源、数码、电子、汽车等领域都有巨大的应用前景。
[0003]超级电容器由双电极、电解质、集电极、隔离物四部分组成。目前对超级电容器性能的研究主要集中在电极材料方面，其中，电极材料是影响超级电容器性能的重要因素，现有电极材料中，热稳定性、耐腐蚀性、和活性物质粘接不好是面临的最主要的问题，在电极材料的制备过程中，拉浆工序是在集电极上涂覆一种含有活性物质和粘接剂的浆液，然后进行干燥。改善集电极材料可以有效改善超级电容器性能。
[0004]集电极，指超级电容器中介与极化电极和引出电极之间的导电结构，起支撑作用，它完成电子集结功能，对超级电容器的稳定性、可靠性、电容量等方面影响很大。随着超级电容器的研究发展，集电极材料也在不停的发展。在现有的集电极材料中，A1材料显示着非常巨大的优势。与广泛使用的Ni和Fe集电极材料相比，A1材料具有更好的导电性、更小的密度及更低的成本。但是A1集电极材料存在一定问题，传统结构A1集电极表面氧化层较为致密，集流体接触面积较小，使得接触电阻较大，严重影响了其作为集电极材料的进一步应用。
【发明内容】
[0005]本发明要解决现有A1集电极材料中由于致密氧化层存在，导致的界面电阻较高，载流子扩散较慢的问题，而提供一种等离子处理改善A1集电极的方法。
[0006]—种等离子处理改善A1集电极的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0007]—、将A1基底材料先置于丙酮溶液中超声清洗lmin?5min，然后再置于无水乙醇中超声清洗lmin?5min，清洗后烘干，得到清洗后的A1基底材料；
[0008]二、将清洗后的A1基底材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空后，通入氢气，调节氢气气体流量为lOsccm?lOOsccm，再通入氩气，调节氩气体流量为lOsccm?lOOsccm，然后调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为lOOPa?300Pa，并在压强为lOOPa?300Pa的条件下，在15min将温度升温至300°C?600°C ；
[0009]三、升温后，调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为200Pa?500Pa，然后在射频功率为50W?200W、压强为200Pa?500Pa和温度为300 °C?600 °C的条件下进行刻蚀，刻蚀时间为10s?900s ；
[0010]四、刻蚀结束后，停止通入氢气，通入甲烷气体，调节甲烷气体流量为5SCCm?50sccm，调节氩气流量为50sccm?lOOsccm，调节等离子体化学气相沉积真空装置中压强为200Pa?700Pa，然后在射频功率为50W?200W、压强为200Pa?700Pa和温度为300 °C?600°C条件下进行沉积，沉积时间为10s?900s，沉积结束后，关闭电源，停止通入甲烷气体，在氩气气氛下，将温度由300°C?600°C冷却至室温，即得到等离子处理改善的A1集电极。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]1、采用等离子体化学气相沉积的方法，运用等离子体刻蚀技术，有效去除了 A1表面致密的氧化膜，同时在表面形成A14C3结构，可以优化电极电荷传导路径，有效地降低电荷传输电阻。
[0013]2、本发明的方法简单，高效，便于工业化生产，增加了 A1集电极表面载流子迀移速率，极大的拓宽了这种材料的应用范围。
[0014]本发明用于一种等离子处理改善A1集电极的方法。
【附图说明】
[0015]图1为Al-2p特征峰的XPS能谱图，1为实施例一制备的等离子处理改善的A1集电极，1-1为A14C3峰，2为实施例一步骤一中所述的A1基底材料，2-1为A10x峰，2_2为A1203峰；
[0016]图2为实施例一制备的等离子处理改善的A1集电极的Al-2p特征峰拟合图，1为A14C3峰，2 为 A1 203峰。
【具体实施方式】
[0017]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0018]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种等离子处理改善A1集电极的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0019]—、将A1基底材料先置于丙酮溶液中超声清洗lmin?5min，然后再置于无水乙醇中超声清洗lmin?5min，清洗后烘干，得到清洗后的A1基底材料；
[0020]二、将清洗后的A1基底材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空后，通入氢气，调节氢气气体流量为lOsccm?lOOsccm，再通入氩气，调节氩气体流量为lOsccm?lOOsccm，然后调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为lOOPa?300Pa，并在压强为lOOPa?300Pa的条件下，在15min将温度升温至300°C?600°C ；
[0021]三、升温后，调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为200Pa?500Pa，然后在射频功率为50W?200W、压强为200Pa?500Pa和温度为300 °C?600 °C的条件下进行刻蚀，刻蚀时间为10s?900s ；
[0022]四、刻蚀结束后，停止通入氢气，通入甲烷气体，调节甲烷气体流量为5sCCm?50sccm，调节氩气流量为50sccm?lOOsccm，调节等离子体化学气相沉积真空装置中压强为200Pa?700Pa，然后在射频功率为50W?200W、压强为200Pa?700Pa和温度为300 °C?600°C条件下进行沉积，沉积时间为10s?900s，沉积结束后，关闭电源，停止通入甲烷气体，在氩气气氛下，将温度由300°C?600°C冷却至室温，即得到等离子处理改善的A1集电极。
[0023]本实施方式的有益效果是:
[0024]1、采用等离子体化学气相沉积的方法，运用等离子体刻蚀技术，有效去除了 A1表面致密的氧化膜，同时在表面形成A14C3结构，可以优化电极电荷传导路径，有效地降低电荷传输电阻。
[0025]2、本实施方式的方法简单，高效，便于工业化生产，增加了 A1集电极表面载流子迀移速率，极大的拓宽了这种材料的应用范围。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的A1基底材料为厚度为5 μπι?50 μm的铝箔。其它与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤一中所述的A1基底材料为厚度为25 μπι的铝箔。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0028]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中然后调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为200Pa，并在压强为200Pa的条件下，在15min将温度升温至300°C?600°C。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0029]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中然后调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为200Pa，并在压强为200Pa的条件下，在15min将温度升温至550°C。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0030]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中在15min将温度升温至500 °C?550 °C。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0031]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三