[发明专利]一种超级电容器极板材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器极板材料，尤其涉及与半导体工艺相结合的超 级电容器极板材料的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人类生活环境的提高，对能源的要求也越来越多样 化，也要求储能设备具有更高的能量密度和功率密度，来替代或者辅助当前 使用的电池。

超级电容器又称为电化学电容器，有着法拉级的超大电容量，比传统的 静电电容器的能量密度高上百倍，它的功率密度较电池高近十倍，充放电效 率高，因此作为一种新型的储能装置受到越来越多的关注。

按储能机理的不同，超级电容器可分为赝电容器和双电层电容器两类， 在最近几年里研究制作能够产生更高的能量密度的电容器极板材料成为人们 关注的热点。现在研究的极板材料主要有三种，一种是具有高比表面积的碳 材料，例如碳纳米管，碳纳米管具有独特的中孔结构，良好的导电性，比表 面积大，适合电解液中离子移动的孔隙以及交互缠绕可形成纳米尺度的网状 结构，然而碳纳米管材料作为电极时虽然能提供较平面极板较大的有效面积， 但是其制作工艺非常复杂和繁琐；还有一种导电聚合材料，此种材料也得到 了较广泛的研究，但是应用在高温和小型化方面有很多缺点；第三种是以金 属氧化物作为电极材料，例如RuO₂和IrO₂，此种材料具有较高的比电容，较 好的电导率和化学稳定性，已经被研究证明了是较理想的电极材料，但是他 们的原料成本高昂，并且较为稀有，某些材料如RuO₂有毒性，所以这些因素 都限制了他们的应用。

与此同时，因为超级电容器较传统电容器充放电时间短，持续时间长， 对环境无污染，具有较高的比电容的这些特点，使得超级电容器在电动汽车、 通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域的电源应用方面具有广阔的市场前 景。因此人们日益把目标集中在寻找低成本，适宜广泛应用且有较好的电容 特性的电极材料上，例如NiO，CoO_x，MnO₂，Ni(OH)₂，Co(OH)₂等。但是这些材 料一般还是需要负载在碳纳米管上或者多孔氧化铝衬底上制作超级电容器电 极，因此仍然没有解决上述限制应用的问题，无法集成化，小型化。

在微机电系统(MEMS)领域，很多工艺与半导体相关，如此可制作出体 积小，功能强大的产品。我们在专利申请号为200610025900的专利申请文件 中公开了一种制备大孔硅微通道的方法，可有效提升硅微通道的深宽比，制 备出均匀，特性稳定的较大面积的硅微通道，因此可以提供更大的比表面积。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超级电容器极板材料制备方法， 解决现有技术的缺陷。

技术方案

一种超级电容器极板材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

A.采用电化学法制作硅微通道；

B.以硅微通道为衬底，经表面预处理后，在无电镀镍镀液中沉积镍层， 形成镍/硅微通道纳米复合结构；

C.对制作的镍/硅微通道纳米复合结构在氧气气氛中进行快速热退 火，温度控制在350℃到550℃之间，时间控制在6到10分钟，即形成氧化 亚镍/硅微通道复合结构材料。

所述步骤A中的制作硅微通道的电化学法为首先利用光刻定义硅片孔的 位置，进行预腐蚀，当孔呈倒四棱台结构时停止腐蚀；随后沿着倒四棱台顶 角向下进行电化学深刻蚀，在衬底上形成微通道结构；然后进行背面减薄至 所刻蚀位置；再用超声波分离使中间未刻蚀部分脱落，即获得抛离于衬底的 硅微通道结构。

所述步骤B中的表面预处理指：用1％聚乙二醇辛基苯基醚溶液浸润30秒。

所述步骤B中的无电镀镍镀液的配方为：浓度为0.8～1.4摩尔/升的六水 合流酸镍，浓度为8～12毫克/升的十二烷基硫酸钠，浓度为2.3～2.7摩尔/ 升的氟化氨，浓度为0.1～0.3摩尔/升的柠檬酸钠，再配上氨水调整镀液的pH 值为7.0～10。

在所述镀液中沉积30到45分钟。

采用这种超级电容器极板材料制成的超级电容器。

有益效果

本发明提供了一种新型的超级电容器极板材料制备方法，优势非常明显， 具体地说主要为以下几点：