[实用新型]一种阵列电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阵列电极，属于化学工程和新材料领域。可广泛应用于电池、超级电容器、燃料电池以及催化工业等领域。

背景技术

电化学双电层电容器(EDLC)具有大电容量，可大电流快速充放电和长循环使用寿命等优点，在许多需要高比功率、高循环效率和长寿命电源的领域得到了较广泛的应用。活性炭是使用最广泛的一种EDLC电极材料，它成本低、比容量高、制备工艺成熟。但活性炭固有的缺点制约了活性炭基EDLC性能的进一步提高。提高EDLC的性能，关键是研制出具有高比容量、高电导率和稳定性好的新型电极材料。碳纳米管具有一维的纳米尺寸、独特的电学性质及良好的机械性能，在1991年被发现后便在世界范围内掀起了研究和应用热潮，现已被广泛应用于平板显示和化学传感器等领域，它在EDLC电极材料领域也具有较好的应用前景。

梁奎等在中国专利(ZL02133455.2)《碳纳米管复合电极超大容量电容器及其制造方法》中公开了利用碳纳米管与过度金属氧化物及导电聚合物相复合作为电容器电极材料，但方法为将电极材料压制在集电极上，存在较大接触电阻。成会明等在中国专利(申请号200410020655.1)《一种复合电极、复合电极电容器及复合电极的制备方法》中公开了在金属基体上直接生长一维纳米炭材料，但这种工艺流程较为复杂，实验条件较为苛刻，而且制备出的一维纳米炭材料定向性不佳，多呈卷曲状，致使一维纳米炭之间形成形状不规则的孔隙，影响材料的频率响应性能，限制了电容器的比功率性能的提高。相比之下，目前已能在导电性基体表面直接制备定向排列的一维纳米炭材料阵列，制备出的阵列基电极频率响应性能较佳。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种功率密度大，倍率性能好、能量密度高及使用寿命长的电极材料。

本实用新型的技术方案如下：

一种阵列电极材料，该电极由导电性良好的基体同在其上直接制备的定向排列的一维纳米炭材料阵列组成，该电极仅在阵列同基体之间存在较少的接触点，电极内部无粘结剂，降低了接触电阻。

本实用新型提供的阵列电极的定向一维纳米炭材料阵列可以在基体的一面或两面。定向的一维纳米材料可利用的比表面大，使得阵列电极具有较高的比容量；其孔径均一，使得电解液离子可在孔中快速迁移，阵列电极具有较好的倍率性能。

本实用新型提供的阵列电极的导电性良好的基体可以是钛、铝、铜、钽、钨、金、铂、镍、不锈钢、玻态炭、石墨、导电塑料、导电橡胶或高掺杂硅等金属或非金属的板、箔、网或泡沫状材料。

本实用新型提供的定向排列的一维纳米炭材料阵列中的一维纳米炭材料可以是直径1～2nm的单壁碳纳米管或直径2～50nm的多壁碳纳米管构成。这些材料具有良好的导电性能和力学性能，使得阵列电极具有较好的比功率性能和倍率性能。

本实用新型提供一种阵列电极优点在于：该电极将定向性的一维纳米炭阵列直接生长在导电性良好的基体上，该电极仅在阵列同基体间存在较少的接触点，电极活性物质内部无粘结剂，接触电阻小，电极倍率性能好，比功率高，使用寿命长。

附图说明

图1阵列电极

1.导电材料基体，2.一维纳米炭材料阵列

具体实施方式

实施例1

用不锈钢片做基体1，在其上下两面附着上一维炭材料阵列2，一维炭材料阵列2由定向排列的、直径10nm的多壁碳纳米管组成。