一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜及其方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种多孔镍膜的制备方法及其作为超级电容器电极集流体的应用；本方法利用激光在导电基底上打孔，在此多孔导电基底的孔中填充绝缘材料，利用填满绝缘材料的多孔导电基底作为模板电镀镍膜，镍膜从导电基底剥离即可得到超薄自支撑多孔镍膜；通过改变导电基底的孔径可以改变多孔镍膜的孔径；通过改变导电基底的孔密度可以改变多孔镍膜的孔密度；此多孔镍膜可以作为超级电容器集流体，生长活性材料后，电极具有很高的比电容和良好的循环稳定性；该方法工艺简单，成本低廉，可大面积制备，获得的多孔镍膜具有优良的机械性能，有很好的应用前景；此外，本方法还可以扩展到制备其他多孔金属薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜及其方法与应用
本专利技术属于新材料领域，尤其涉及一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜、制备方法及其超级电容器应用。
技术介绍
超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件。相比传统电容器，超级电容器具有更高的能量密度。与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度，可快速充放电，使用寿命长，安全性高，绿色环保等优点，在电动汽车、电力电网、消费电子和国防科技等方面具有重要和广阔的应用前景。近几年，随着各领域对柔性可穿戴设备的需求不断增加，柔性超级电容器也相应成为研究热点。目前的柔性超级电容器集流体主要有平面金属箔、碳布、塑料薄膜和碳自支撑膜等。碳布成本偏高，厚度较大；塑料薄膜不导电，实际应用中需要镀一层导电金属薄膜；平面金属箔离子传输效率较低；碳自支撑膜制备过程较为复杂，成本高。这些局限性导致以上集流体在实际应用中面临不小的挑战。因此，建立适合工业化生产的高性能柔性超级电容器集流体的简单制备工艺，降低生产成本，对于柔性超级电容器产业的进步具有重要意义。有必要研发一种制备简单、成本低廉、性能优异的新型柔性超级电容器集流器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，旨在解决现有柔性超级电容器集流体制备不方便的问题。本专利技术是这样实现的，一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，包括以下步骤：步骤A：制备激光模版，所述激光模版系硬性导体片经激光打孔后获得；步骤B：制备多孔金属膜，所述多孔金属膜系在所述激光模版上电镀金属膜后剥离获得。通过使用模版法可以快速的制备多孔金属膜。而使用激光来制备模版可以大幅度的提高效率。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤A包括以下分步骤，步骤A1：硬性导体片的预处理；所述硬性导体片的预处理系将硬性导体片分别在无水乙醇和去离子水中清洗并干燥；步骤A2：打孔步骤；所述打孔步骤系使用紫外镭射机在经过预处理后的硬性导体片上打孔；步骤A3：填充绝缘体；所述填充绝缘体系向所述打孔后的硬性导体片的孔中填充绝缘体。通过向孔中填充绝缘体实现电镀金属膜的控制。电镀时，硬性导体片由于其导电性质会被镀上一层金属膜，而孔洞内由于填充了绝缘体无法导电从而没有被电镀，行成一个个空洞结构。本专利技术的进一步技术方案是：所述分步骤A3包括以下子步骤，步骤A31:贴胶带步骤，所述贴胶带步骤系将胶带贴在所述打孔后的硬性导体片的一面后获得；步骤A32：填充绝缘体物；所述填充绝缘体物系将合适粘度的绝缘体覆盖硬性导体片没有贴胶带的一面并填充所有孔洞后获得。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤B包括以下分步骤，步骤B1：电镀预处理步骤，所述电镀预处理步骤系将步骤A31中的胶带去除；步骤B2：电镀步骤，所述电镀步骤系将步骤B1获得的硬性导体片在电镀液中电镀金属膜；步骤B3：制备自支撑多孔金属膜，所述自支撑多孔金属膜系将金属膜从硬性导体片剥离后获得。本专利技术的进一步技术方案是：所述多孔金属膜的孔径由所述步骤A2中使用的硬性导体片的孔径控制。本专利技术的进一步技术方案是：所述多孔金属膜的孔密度由所述硬性导体片上的孔密度控制。可以通过调节激光打孔孔径和激光打孔密度调节金属膜上的孔洞密度和孔径，方便快捷，容易实现，体现出本方案的高效性。本专利技术的进一步技术方案是：所述多孔金属膜系镍膜、铜模、金膜、银膜中的一种。本方案适用范围广。本专利技术的进一步技术方案是：所述硬性导体片为不锈钢片、铜片、铁片中的一种。本方案适用范围广。本专利技术的另一目的在于提供一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜，所述激光打孔模板法电镀多孔金属膜采用之前所述的激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法制成。本专利技术的另一目的在于提供一种超级电容器，所述超级电容器采用之前所述的激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法制成的激光打孔模板法电镀多孔金属膜作为集流体。本专利技术的有益效果是：本专利技术专利基于现有超级电容器电极集流体存在的问题，提供一种制备自支撑多孔金属膜集流体的简单方法，该方法只需激光打孔和电镀设备。本专利技术技术可有效降低生产成本，使得柔性超级电容器集流体的制备工艺大大简化，可大面积制备。同时，所制备的多孔金属膜集流体在超级电容器应用中具有良好的性能；此外，本方案适用范围广泛。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施实例1所制备多孔不锈钢片的光学显微镜照片。图2为本专利技术实施实例1所制备多孔镍膜的光学显微镜照片。图3是本专利技术实施实例1所制备多孔镍膜的扫描电子显微镜（SEM）照片。图4是本专利技术实施实例2所制备二氧化锰的SEM照片。图5是本专利技术实施实例2所制备电极材料在1molL-1硫酸钠电解液中，10mVs-1扫描速率下的循环伏安曲线。图6是本专利技术实施实例3所制备电极材料在1molL-1硫酸钠电解液中，10mVs-1扫描速率下的循环伏安曲线。图7是本专利技术实施实例4所制备对称电容器在1molL-1硫酸钠电解液中，不同扫描速率下的循环伏安曲线。图8是本专利技术实施实例4所制备对称电容器在1molL-1硫酸钠电解液中，不同电流密度下的充放电曲线。图9是本专利技术实施实例4所制备对称电容器在1molL-1硫酸钠电解液中，在100mVs-1的扫描速率下扫描5000次的稳定性曲线。具体实施方式本方案首先保护一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤A：制备激光模版，所述激光模版系硬性导体片经激光打孔后获得。具体的，所述步骤A包括以下分步骤，步骤A1：硬性导体片的预处理；所述硬性导体片的预处理系将硬性导体片分别在无水乙醇和去离子水中清洗并干燥；所述硬性导体片为不锈钢片、铜片、铁片中的一种。本方案适用范围广。步骤A2：打孔步骤；所述打孔步骤系使用紫外镭射机在经过预处理后的硬性导体片上打孔；步骤A3：填充绝缘体；所述填充绝缘体系向所述打孔后的硬性导体片的孔中填充绝缘体。通过向孔中填充绝缘体实现电镀金属膜的控制。本专利技术中使用丝网印刷绝缘油墨作为绝缘体的例子，但绝缘体的选择不限于丝网印刷油墨，只要非导电的可固化的粘性流体均可，其粘度为2-30Pa·s。其中，所述分步骤A3包括以下子步骤，步骤A31:贴胶带步骤，所述贴胶带步骤系将胶带贴在所述打孔后的硬性导体片的一面后获得；步骤A32：填充绝缘体物；所述填充绝缘体物系将合适粘度的绝缘体覆盖硬性导体片没有贴胶带的一面并填充所有孔洞后获得。步骤B：制备多孔金属膜，所述多孔金属膜系在所述激光模版上电镀金属膜后剥离获得。所述多孔金属膜系镍膜、铜模、金膜、银膜中的一种。本方案适用范围广。所述步骤B包括以下分步骤，步骤B1：电镀预处理步骤，所述电镀预处理步骤系将步骤A31中的胶带去除；步骤B2：电镀步骤，所述电镀步骤系将步骤B1获得的硬性导体片在电镀液中电镀金属膜；步骤B3：制备自支撑多孔金属膜，所述自支撑多孔金属膜系将金属膜从硬性导体片剥离后获得。电镀时，硬性导体片由于其导电性质会被镀上一层金属膜，而孔洞内由于填充了绝缘体无法导电从而没有被电镀，行成一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：制备激光模版，所述激光模版系硬性导体片经激光打孔后获得；步骤B：制备多孔金属膜，所述多孔金属膜系在所述激光模版上电镀金属膜后剥离获得。

【技术特征摘要】
1.一种激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A：制备激光模版，所述激光模版系硬性导体片经激光打孔后获得；步骤B：制备多孔金属膜，所述多孔金属膜系在所述激光模版上电镀金属膜后剥离获得。2.根据权利要求1所述的激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A包括以下分步骤，步骤A1：硬性导体片的预处理；所述硬性导体片的预处理系将硬性导体片分别在无水乙醇和去离子水中清洗并干燥；步骤A2：打孔步骤；所述打孔步骤系使用紫外镭射机在经过预处理后的硬性导体片上打孔；步骤A3：填充绝缘体；所述填充绝缘体系向所述打孔后的硬性导体片的孔中填充绝缘体。3.根据权利要求2所述的激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，其特征在于，所述分步骤A3包括以下子步骤，步骤A31:贴胶带步骤，所述贴胶带步骤系将胶带贴在所述打孔后的硬性导体片的一面后获得；步骤A32：填充绝缘体物；所述填充绝缘体物系将合适粘度的绝缘体覆盖硬性导体片没有贴胶带的一面并填充所有孔洞后获得。4.根据权利要求3所述的激光打孔模板法电镀多孔金属膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B包括以下分步骤，步骤B1：电镀预处理步骤，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于杰，任中华，李元吉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44