[发明专利]全氮化钒集流体/电极超级电容器及其制备方法

摘要

一种全氮化钒集流体/电极超级电容器及其制备方法，属于新能源材料与器件技术领域。首先，清洗去除衬底表面杂质；然后在衬底表面沉积一层具有高致密度、高导电性的VN薄膜作为电子输运集流体材料，再通过调控沉积工艺参数改变薄膜表面原子扩散和形核生长等机制，在集流体上直接继续生长一层疏松多孔、低导电性的VN薄膜作为电极材料。本发明集流体和电极同为VN连续生长，通过简单地改变薄膜沉积工艺参数对材料的性能进行剪裁，工艺简便易行、成本低，薄膜沉积技术选择种类多、工艺适用性强，解决了异类集流体和电极材料间附着力差、晶格失配和热膨胀系数差异导致分层开裂以及接触电阻大的问题，将极大提高超级电容器的功率密度、热稳定性和长期服役可靠性。

主权项

1.一种全氮化钒集流体/电极超级电容器的制备方法，其特征在于，所述的超级电容器结构为三明治结构、平面叉指结构或3D纳米结构，超级电容器的正、负两端采用对称式结构或非对称式结构；所述的对称式结构为电容器正、负两端均采用全VN集流体/电极材料；非对称式结构为电容器正、负两端采用不同的材料，其中一端采用全VN集流体/电极材料，另一端采用常用的超级电容器电极材料、集流体材料；所述的常用的超级电容器电极材料为碳材料、硅基材料、金属氧化物材料或导电聚合物，常用的集流体为金、铜、钛、铂或泡沫镍；/n所述的制备方法包括以下步骤：/n步骤一：清洗衬底，除去表面的有机物、金属颗粒和其他杂质；所述的衬底采用Si、Ge、三五族化合物半导体材料中的一种、玻璃或柔性基底；/n步骤二：采用薄膜沉积工艺在衬底表面沉积全VN集流体/电极材料；/n采用物理气相沉积法在步骤一清洗后的衬底上沉积一层表面平滑、致密度高、电阻率低的VN薄膜作为集流体材料；再通过调整沉积工艺参数，改变薄膜表面原子扩散和形核生长机制，在集流体材料上继续生长一层表面粗糙、疏松多孔、电阻率高的VN薄膜作为电极材料，在衬底表面沉积全VN集流体/电极材料；/n所述的作为集流体材料的VN薄膜厚度为10～1000nm，电阻率＜500μΩ·cm；所述的作为电极材料的VN薄膜厚度为10～5000nm，电阻率＞1000μΩ·cm；/n沉积集流体材料的工艺参数为：靶基距为10～100mm；Ar:N