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微纳结构超级电容器电极制备方法和全固态超级电容器技术

技术编号:44308927 阅读:3 留言:0更新日期:2025-02-18 20:24
本发明专利技术提供一种微纳结构超级电容器电极制备方法和全固态超级电容器,属于微纳制造技术领域。制备方法包括在导电基板上制备镂空网状结构的导电网栅;在导电网栅上沉积电化学活性材料,得到微纳结构超级电容器电极。制得的超级电容器电极以镂空网状结构的导电网栅作为集流体电极骨架,有效避免衬底所带来的不利影响,具有超薄的厚度,具有良好的机械柔韧性以及透光性。同时,镂空的结构可以提供更大的表面积,供后续材料的沉积。在镂空网状结构的导电网栅上,进一步沉积多级微纳结构活性材料,以构建超级电容器电极。微纳结构表面可以获得较大的比表面积,增加活性材料的负载量,可充分促进电子转移和离子扩散,获得更优的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微纳制造,尤其涉及一种微纳结构超级电容器电极制备方法和全固态超级电容器


技术介绍

1、超级电容器作为“双碳”经济下重要的新型储能装置,可填补电池功率低与传统电容器能量密度不足等影响储能能力的缺陷,这对绿色低碳可持续发展具有重要意义。

2、目前的超级电容器中集流体电极多采用透明衬底支撑,如pet、pe等,受制于有机透明衬底的透光率及厚度,在弯折甚至折叠的形变过程中,会影响基底与导电材料、活性材料及固态电解质的界面接触,影响电容器件的机械稳定性。

3、对于高性能的柔性透明全固态超级电容器,其关键在于超级电容器电极的设计及构筑。为获得高电化学性能,往往会直接增加活性材料的负载量,但活性材料负载过量时,容易降低超级电容器电极的电化学性能和透光性。


技术实现思路

1、本专利技术提供一种微纳结构超级电容器电极制备方法和全固态超级电容器,以解决现有技术中活性材料负载过量导致的超级电容器电极的电化学性能和透光性降低的问题。

2、第一方面,本专利技术提供一种微纳结构超级电容器电极制备方法,包括:

3、在导电基板上制备镂空网状结构的导电网栅;

4、在导电网栅上沉积电化学活性材料,得到微纳结构超级电容器电极。

5、在本专利技术的一个实施例中,所述在导电基板上制备镂空网状结构的导电网栅,包括:

6、在导电基板上旋涂正性光刻胶;

7、采用激光直写对涂有正性光刻胶的导电基板进行图形化曝光;

<p>8、将曝光区域溶解至曝光区域沟槽底部导电基板完全显露,得到图形化网栅沟槽;

9、利用选择性电沉积诱导并约束导电结构在图形化网栅沟槽内沉积,形成网状结构的导电网栅;

10、将导电网栅从导电基板上剥离,得到镂空网状结构的导电网栅。

11、在本专利技术的一个实施例中,所述导电网栅的材料为金属材料、碳基材料或导电氧化物。

12、在本专利技术的一个实施例中,所述导电网栅的形状为方形、六边形、环形或异型结构。

13、在本专利技术的一个实施例中,所述在导电网栅上沉积电化学活性材料,得到微纳结构超级电容器电极,包括:

14、在导电网栅上通过电化学沉积第一导电层,作为微纳结构的核点;

15、在预设沉积温度、预设沉积电压和预设沉积时间下,以在第一导电层上沉积第二导电层,得到微纳结构超级电容器电极。

16、在本专利技术的一个实施例中,所述在导电网栅上通过电化学沉积第一导电层,作为微纳结构的核点,包括:

17、利用0.1摩尔kc l和0.1毫摩尔hauc l4的混合溶液,在导电网栅上通过电化学沉积金属金,作为微纳结构的核点。

18、在本专利技术的一个实施例中,所述在预设沉积温度、预设沉积电压和预设沉积时间下,以在第一导电层上沉积第二导电层,得到微纳结构超级电容器电极,包括:

19、在预设沉积温度、预设沉积电压和预设沉积时间下,利用0.05摩尔mnso4和0.05摩尔ch3coona混合溶液,在第一导电层上沉积第二导电层,得到微纳结构超级电容器电极。

20、在本专利技术的一个实施例中,所述预设温度大于等于39.5℃,小于等于40.5℃。

21、第二方面,本专利技术提供一种超级电容器电极,采用第一方面所述的微纳结构超级电容器电极制备方法制备得到的。

22、第三方面,本专利技术提供一种全固态超级电容器,包括第二方面所述的超级电容器电极。

23、本专利技术提供一种微纳结构超级电容器电极制备方法和全固态超级电容器,方法中,以镂空网状结构的导电网栅作为集流体电极骨架,有效避免衬底所带来的不利影响,具有超薄的厚度,具有良好的机械柔韧性以及透光性。同时,镂空的结构可以提供更大的表面积,供后续材料的沉积。在镂空网状结构的导电网栅上,进一步沉积多级微纳结构活性材料,以构建超级电容器电极。微纳结构表面可以获得较大的比表面积,增加活性材料的负载量,可充分促进电子转移和离子扩散,获得更优的电化学性能。

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【技术保护点】

1.一种微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在导电基板上制备镂空网状结构的导电网栅,包括:

3.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述导电网栅的材料为金属材料、碳基材料或导电氧化物。

4.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述导电网栅的形状为方形、六边形、环形或异型结构。

5.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在导电网栅上沉积电化学活性材料,得到微纳结构超级电容器电极,包括:

6.根据权利要求5所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在导电网栅上通过电化学沉积第一导电层,作为微纳结构的核点,包括:

7.根据权利要求5所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在预设沉积温度、预设沉积电压和预设沉积时间下,以在第一导电层上沉积第二导电层,得到微纳结构超级电容器电极,包括:

8.根据权利要求7所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述预设温度大于等于39.5℃,小于等于40.5℃。

9.一种超级电容器电极,其特征在于,采用如权利要求1至8任意一项所述的微纳结构超级电容器电极制备方法制备得到的。

10.一种全固态超级电容器,其特征在于,包括如权利要求8所述的超级电容器电极。

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【技术特征摘要】

1.一种微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在导电基板上制备镂空网状结构的导电网栅,包括:

3.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述导电网栅的材料为金属材料、碳基材料或导电氧化物。

4.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述导电网栅的形状为方形、六边形、环形或异型结构。

5.根据权利要求1所述的微纳结构超级电容器电极制备方法,其特征在于,所述在导电网栅上沉积电化学活性材料,得到微纳结构超级电容器电极,包括:

6.根据权利要求5所述的微纳结构...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋周颖刘艳花申溯吴丹王成琳高雷
申请(专利权)人:苏州城市学院
类型:发明
国别省市:

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