[发明专利]双介质射流等离子体制备柔性超级电容器复合电极的方法

说明书

本发明涉及一种双介质射流等离子体制备柔性超级电容器复合电极的方法，包括：将待沉积的碳纳米材料放置于气溶胶发生器内；选定工作气体和高压电源，并调整放电参数和工作气体流速；选定基底材料，放置于等离子体射流管的管口喷嘴下方或一侧；打开高压电源，在等离子体射流管下方或一侧产生等离子体羽，同时设置移动平台的移动路线和移动速度，在基底材料上沉积碳纳米材料；将前驱物放置于气溶胶发生器内，重复步骤2，采用步骤4中移动平台的移动路线，在碳纳米材料上进一步沉积金属氧化物或导电聚合物得到超级电容器复合电极。本发明具有适合范围广、沉积效果好、操作简便以及节能环保等优势，具有具大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及一种双介质射流等离子体制备柔性超级电容器复合电极的方法。

背景技术

近年来，随着柔性电子科学及电子产品小型化技术的快速发展，可穿戴、可折叠、柔性、便携式电子设备越来越受青睐，开发能为之提供能量的轻、薄、柔性的高性能储能器件成为当前学术界和产业界的研究热点，而柔性超级电容器则是其中最具发展潜力的方向之一。许多小型可穿戴智能设备以及各种微型生物植入器件，均要求功能设备在各种形变情况下均可稳定使用，而传统的硬质储能器件一般不能满足这些条件，极大限制了这些微型器件的使用效率和发展。因此在柔性电子产品、可穿戴、微型生物器件等领域，亟需开发与之相匹配的柔性储能器件。柔性超级电容器因其快速充放电、高功率密度、稳定的循环特性、安全性好成为了首选解决方案。

对于超级电容器，电极材料及结构对其性能起着决定性作用，而柔性超级电容器对电极材料提出了更高的要求：如更高的稳定性、轻薄、高电化学性能等，因此，研究和开发高能量密度、高导电性、高稳定性和低成本的电极材料是制备高性能柔性超级电容器的关键。目前电极材料的种类主要包括碳材料、金属氧化物和导电聚合物。它们的储能机理不同：碳材料主要是利用电极与电解液接触的界面产生电荷分离形成双电层来存储能量，称为双电层电容。金属氧化物及导电聚合物则主要通过电极材料表面发生快速氧化还原反应来储存电荷，称为法拉第赝电容。在实际应用中，单一的电极材料并不能得到理想超级电容器电极材料的要求，如双电层电容器存在电极面积有限、比电容值低等问题，赝电容器充放电循环寿命较短。复合材料电极结合了各组材料的性能，同时由于协同作用而具备更优的性能，日益成为柔性电容器电极材料的研究重点。当前，基于碳管、石墨烯薄膜或是它们与金属氧化物或导电聚合物的复合结构作为柔性电极的研究层出不穷。