[发明专利]一种高比表面积的MeN涂层及其制备方法和超级电容器

说明书

本发明属于氮化物涂层的技术领域，尤其涉及一种高比表面积的MeN涂层及其制备方法和应用。本发明提供了一种高比表面积的MeN涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在氮气，或氮气和惰性气体混合气体的气氛中，通过物理气相沉积法蒸发或者溅射Me金属靶，形成MeN，沉积在基体的表面，得到第一MeN涂层，其中，Me包括金属的单质或过度金属的单质；步骤二、将所述第一MeN涂层的表面进行离子源刻蚀法处理，得到MeN涂层。本发明能有效解决目前氮化物基涂层存在的孔隙率低、比表面积小和稳定性差的技术缺陷。

技术领域

本发明属于氮化物涂层的技术领域，尤其涉及一种高比表面积的MeN涂 层及其制备方法和超级电容器。

背景技术

超级电容器是新兴的储能设备，具有容量高、充放电速度快、使用寿命 长等优点，相对与电池有更高的功率密度，相对于电容器有更高的能量密度， 从而诸多领域尤其在混合动力汽车、风电和光伏电间隙能源的电量均衡等方 面具有不可替代的作用及发展潜力，已被许多国家列为发展重点。但目前所 用超级电容器材料(如碳、金属氧化物及导电聚合物等)在大电流充放电过 程中存在容量衰减快的问题，寿命问题是其应用瓶颈。近年来，过渡金属氮 化物因具有高熔点、高硬度、高热导性、优良的导电性和好的化学稳定性、 耐腐蚀和类铂的催化性能等优异的特性成为了人们关注的焦点，有望在提高 超级电容器的寿命方面获得突破(Balogun M S,Huang Y,Qiu W,et al., materialstoday,20(2017)425)。

目前已有采用氨气置换氧化物的方法制备氮化物超级电容涂层材料(Cui H,ZhuG,Liu X,et al.,Advanced Science,2(2015)1500126.)，但该类方法制备 的氮化物涂层纯度存在问题，有较多氧掺杂，降低器件的循环稳定性。采用 物理气相沉积技术制备氮化物涂层目前主要制备致密涂层用于防护(Rovere F, Mayrhofer P H,Reinholdt A,etal.,Surface and Coatings Technology,202(2008) 5870)，但是想要获得超级电容器用高比表面的氮化物涂层尚有一定难度。