[发明专利]提高氧化钌涂层与钽基体结合强度的方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种电容器电极的制备方法，尤其涉及一种在电容器电极上制备氧化钌涂层的方法。

背景技术：众所周知，超级电容器是一种兼具高能量密度和功功率密度的储能电容器；而电极材料的比容量是影响超级电容器性能的关键因素之一。目前，用于制作超级电容器电极的材料主要有碳材料、金属氧化物以及导电聚合物三大类；在各种电极材料中，无定形水合氧化钌(通常被简称为氧化钌)不仅具有较高的理论比容量(＞1000F/g)和较高的电导率(＞100S/cm)，而且还具有较宽的电位窗和优异的循环稳定性等优势，是一种被公认为性能最优异的超级电容器电极材料。通常，制备氧化钌电极材料的方法主要分为两种，一种是先采用化学法制备氧化钌粉末，然后再将其涂覆在电极表面；另一种是采用电化学法直接在集电极表面制备氧化钌。前者虽然容易规模化生产，但需要在氧化钌中添加粘结剂和导电剂制成浆料；存在内阻大和可靠性低等缺陷。后者制备的氧化钌多孔涂层虽然具有内阻低、比容量较高、成膜便利等优点，但存在工艺复杂、氧化钌涂层与钽基体的结合强度低等缺陷。

申请人在公开号为“CN102169759A”、名称为“一种氧化了电极材料的制备方法”的发明专利文献中公开了一种制备超级电容器氧化钌电极材料的方法，其作法是将涂覆有含钌化合物浆料的钽基体，放入蒸汽环境中进行热分解，从而在钽基体表面直接制备氧化钌涂层。该方法虽然克服了传统工艺的不足，但由于氧化钌与金属钽的晶格不匹配，氧化钌与钽基体的结合力较弱，当在温度较高的环境中、或者在受到振动的情况下，氧化钌涂层容易与钽基体分离而脱落。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种提高氧化钌涂层与钽基体结合强度的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括将含有钌化合物的浆料涂覆于钽基体表面、烘干，将该钽基体放入200～350℃的加热炉中，通入5～90kPa的蒸汽、恒温1～10小时；其特征在于所述浆料按以下方法配制而成：

1)将含钌化合物与阀金属粉按1∶0.5～1.5的重量比混合均匀，得混合粉料；所述含钌化合物为卤化钌、或水合卤化钌，所述卤化钌为三氯化钌或碘化钌；所述阀金属粉为平均粒径≥150目的电解电容器级钽粉或铌粉；

2)将上述混合粉料与溶剂按1∶0.5～5的重量比混合调制成浆料；所述溶剂为水、或乙醇、或乙二醇、或丙酮、或水与乙醇的混合物、或水与乙二醇的混合物、或水与丙酮的混合物之一。

本发明的优选技术方案为：加热炉温度为280℃、蒸汽的压力为30～70kPa、热分解时间为2～8小时，步骤1)中含钌化合物与阀金属粉的重量比为1∶0.8～1.2，步骤2)中混合粉料与溶剂的重量比为1∶1～4。

本发明更进一步的优选技术方案为：蒸汽的压力为40～50kPa、热分解时间为4～6小时，步骤1)中含钌化合物与阀金属粉的重量比为1∶1，步骤2)中混合粉料与溶剂的重量比为1∶2～3。

本发明的最佳技术方案为：蒸汽的压力为45kPa、热分解时间为5小时，步骤2)中混合粉料与溶剂的重量比为1∶2.5。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，在原来技术方案的基础上对含钌化合物浆料的成分作了改进，加入了与钽基体晶格相同的钽粉或铌粉，因此能够大幅度提高氧化钌涂层与钽基体的结合力，有效地克服了氧化钌涂层在高温环境下、或在振动环境中容易与钽基体分离脱落的缺陷，不仅提高了电容器的可靠性、而且还拓宽了电容器的工作温度范围。本发明工艺简单，易规模化生产。

具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

1)将三氯化钌1克与平均粒径≥150目的电解电容器级钽粉0.5克混合均匀，得混合粉料；

2)将1.5克上述混合粉料与0.75克水混合均匀，调制成浆料；

3)将上述浆料均匀涂覆于所述钽板表面(浆料不一定全部涂完)、放入50～100℃的烘箱中烘干；

4)将烘干后的钽板放入200℃的加热炉中，通入90kPa的蒸汽、恒温10小时，制得表面有氧化钌涂层的电容器阴极。

实施例2

各步骤同实施例1；其中，步骤1)中的混合粉料由1克碘化钌与1.5克平均粒径≥150目的电解电容器级铌粉混合而成，步骤2)中的浆料由本实施例步骤1)制得的2.5克混合粉料与12.5克乙醇配制而成，步骤4)中的加热温度为350℃、通入蒸汽的压力为5kPa、恒温时间为1小时。

实施例3