[发明专利]一种电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极及其制备方法，属于薄膜电极制备技术领域。该电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极制备方法，依次采用喷砂、混合酸腐蚀及真空等离子修饰钽壳内壁基底；进一步采用旋转涂敷与高频加热组合工艺使前驱体溶胶均匀沉积在钽壳内壁表面，最后采用热分解法使前驱使体溶胶产生相变生成均匀RuO₂薄膜活性层，获得了钽壳RuO₂薄膜电极。该薄膜电极活性层厚度为9‑10μm且附着力为12MPa以上，比电容值为350Fg^‑1以上，循环充放电次数为50000以上。因此，采用本工艺不仅能够增大钽壳薄膜电极的电容量，还能够提升储能器件的循环充放电稳定性。

技术领域

本发明涉及薄膜电极制备技术领域，特别是涉及一种电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极及其制备方法。

背景技术

钽壳电化学电容器关键组成部件电极特别是其中阴极决定了该储能器件的电容特性。

与叠片式电化学电容器储能器件相比较，钽壳电化学电容器以钽壳内壁为电极基底，并在其表面生长二氧化钌(RuO₂)活性层作为阴极，同时钽壳在储能元器件起着封装功能作用，因此该储能器件元器件具有积小、高功率密度、封装结构简单且成本较低等优势。

钽壳RuO₂薄膜电极主要应用于国防军工和航空航天领域的脉冲主辅电源储能元器件，因此在电化学性能上需要具有较高的电容量和优良的循环充放电稳定性。

目前钽壳RuO₂薄膜电极活性层的制备工艺在物相结构和组织形貌上均存在一定缺陷，即RuO₂薄膜活性物的物相结构主要体现为晶型结构,电容量较低；同时钽壳内壁上生长RuO₂薄膜活性层厚度欠均匀，影响RuO₂薄膜活性层与钽壳内壁之间附着力，增大了内电阻，降低了钽壳薄膜电极的循环充放电时稳定性。

因此如何制备优良性能的钽壳薄膜电极，成为本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电化学电容器钽壳二氧化钌薄膜电极制备方法，包括：

采用预设浓度的混合酸腐蚀钽壳内壁；

使用去离子水超声多次清洗被腐蚀的钽壳内壁后进行干燥处理；

采用真空等离子设备对干燥处理后的钽壳内壁进行修饰；

采用旋转涂敷法和高频感应烘干工艺将前驱体溶胶粘附在修饰后的钽壳内壁；

将涂敷后的钽壳内壁置于鼓风加热炉，加热预设温度和预设时间得到钽壳二氧化钌薄膜电极。

优选地，在采用预设浓度的混合酸腐蚀钽壳内壁之前，还包括：

采用喷砂工艺处理钽壳内壁表面。

优选地，钽壳中钽的含量为99.95％以上。

优选地，钽壳内壁表面经喷砂工艺处理后的粗糙度为180-200目之间。

优选地，所述混合酸包括98％浓度的硫酸、69％浓度的硝酸和40％浓度的氢氟酸；98％浓度的硫酸、69％浓度的硝酸和40％浓度的氢氟酸间的体积比为4：2：1。

优选地，所述前驱体溶胶为RuCl₃·xH₂O溶解于正丙醇形成的溶胶。

优选地，所述预设温度为240℃-260℃；所述预设时间为2h-3h。