[发明专利]一种超级电容器电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容器电极材料，其特征在于，所述电极材料包括衬底，位于衬底上的多孔镍膜，和位于多孔镍膜表面和孔隙中的过渡金属氧化物。

2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述衬底为玻璃、PMMA、PDMS或PET中的任意一种或至少两种的组合，优选为PET；

优选地，所述多孔镍膜的厚度为0.01-200μm，优选为0.1-0.5μm，进一步优选为0.3μm；

优选地，所述多孔镍膜的孔径大小为30-50nm；

优选地，所述电极材料中过渡金属氧化物的含量以多孔镍膜的表面积计为0.02-1.0mg/cm²，优选为0.04-0.08mg/cm²，进一步优选为0.06mg/cm²；

优选地，所述过渡金属氧化物为氧化镍、氧化钌、氧化钴或氧化锰中的任意一种或至少两种的组合，优选为氧化锰；

优选地，所述多孔镍膜具有光栅图案、点阵图案或圆形图案。

3.根据权利要求1或2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对衬底进行表面处理；

(2)利用磁控溅射工艺在处理后的衬底上沉积镍膜；

(3)利用湿法腐蚀工艺将镍膜制备成多孔镍膜；

(4)利用电子束蒸发镀膜工艺在多孔镍膜上填充过渡金属氧化物，得到基于多孔镍过渡金属氧化物三维复合薄膜的电极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多孔镍膜具有图案时，在步骤(1)之后和步骤(2)之前还进行步骤(1’)：采用紫外光刻工艺在处理后的衬底制备光刻胶图案；在步骤(4)之后还进行步骤(4’)：采用Lift-Off工艺将光刻胶去除。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1’)具体为：在衬底上旋涂光刻胶，之后烘干，再曝光，显影，得到具有光刻胶图案的衬底；

优选地，所述光刻胶的旋涂速度为500-1500r/min；

优选地，所述烘干的温度为60-150℃，烘干的时间为2-10min；

优选地，所述曝光的时间为1-5min；

优选地，所述显影的时间为1-10min；

优选地，所述光刻胶图案为光栅图案、点阵图案或圆形图案；

优选地，步骤(4’)具体为：将步骤(4)得到的产物置于丙酮溶液中，超声1-15min。

6.根据权利要求3-5之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的表面处理为将衬底分别在丙酮和无水乙醇中进行超声清洗，之后烘干，再用氧等离子体进行清洗；

优选地，所述超声清洗的时间为15-60min；

优选地，所述烘干的温度为50-120℃，烘干的时间为1-4h；

优选地，所述氧等离子体清洗的操作参数为：功率为100-200W，压力为2-10Pa，清洗时间为5-15min。

7.根据权利要求3-6之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磁控溅射工艺在15-25℃条件下进行；

优选地，步骤(2)所述磁控溅射工艺的本底真空度为3×10^-5-10×10^-5Pa；

优选地，步骤(2)所述磁控溅射采用直流电，测控溅射的功率为80-120W；

优选地，步骤(2)所述磁控溅射工艺的溅射气压为0.2-1.0Pa；

优选地，步骤(2)所述磁控溅射工艺的溅射时间为0.5-6h。

8.根据权利要求3-7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体为：将位于衬底上的镍膜浸入盐酸溶液中，静置后取出，冲洗去除表面的盐酸溶液，再烘干；

优选地，所述盐酸溶液的浓度为1-5mol/L；

优选地，所述静置的时间为5-20min；

优选地，所述烘干的温度为50-100℃，烘干的时间为3-10h。