[发明专利]一种双电层电容器电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器即双电层电容器电极材料及其制备方法，具体涉及一种由氧化钌、活性炭、氧化钽等复合材料和钽基组成的RuO₂-Ta₂O₅/Ta电极材料及制备方法，属于电子技术领域。

背景技术

高能钽混合电容器是以钽电解电容器和双电层电容器组成的超大容量混合电容器，具体由烧结式钽阳极芯子、五氧化二钽（Ta₂O_5）介质、硫酸溶液电解质和钽基二氧化钌（RuO₂）阴极片组成，硫酸溶液电解质和钽基二氧化钌（RuO₂）阴极片组成电容器阴极，钽基二氧化钌（RuO₂）阴极片提高了硫酸溶液电解质的接触面积，生成双电层电容器，能最大限度引出阳极容量。高能钽混合电容器体积小、电性能优异，产品可靠性好，性能稳定，寿命长，单位体积和单位重量的能量密度和功率密度大，适用于航空、航天、兵器、船舶、电子等有可靠性要求的军用电子设备的直流、脉动及低纹波电路。

二氧化钌（RuO₂）材料是过渡金属氧化物，可形成不同寻常的比电容量，具有良好的导电性，并且在硫酸溶液中稳定，是一种目前公认的性能最优异的阴极材料。钽基RuO₂阴极片以二氧化钌（RuO₂）材料作为主要阴极材料，多采用高温热分解氧化（300℃~800℃）钌化合物的方法来制备二氧化钌（RuO₂）晶体。由于二氧化钌（RuO₂）材料属于贵金属，资源有限，价格昂贵，不少阴极材料研究者和生产厂家在寻求或正在使用廉价的过渡金属氧化物或其它材料来部分替代二氧化钌（RuO₂）材料。

通过专利文献检索发现有一个相关的专利文献，该专利申请号为CN201210302311.4，发明名称为“RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta阴极片及其制备方法”，该专利公开了一种显著节约贵金属Ru的新型大容量钽电容器阴极片及其制备方法。阴极片组成为：RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta；RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅为阴极片复合涂层、各组分质量分数为：20-70%RuO₂、5-70%SnO₂、0-70%TiO₂、1-30%Ta₂O₅；Ta片为阴极片基片，其厚度为0.05-0.1毫米。所述阴极片制备方法为：将水合三氯化钌、氯化亚锡、五氯化钽、钛酸丁酯的醇类溶液混合均匀并涂刷到经洁净和粗化处理的Ta基片上于100-150℃烘干，然后在250-400℃热分解30-60分钟获得RuO₂-SnO₂-TiO₂-Ta₂O₅/Ta阴极片。但是该专利是采用涂刷的方式将水合三氯化钌、氯化亚锡、五氯化钽、钛酸丁酯的醇类溶液混合均匀并涂刷到经洁净和粗化处理的Ta基片上，所以表面比较粗糙，附着力不高，并且产品的一致性不是很好，尤其是采用了5-70%SnO₂和0-70%TiO₂，经研究、实验或实际使用验证证明，掺杂TiO₂、SnO₂等廉价的过渡金属氧化物制备的二氧化钌（RuO₂）阴极材料能节省二氧化钌（RuO₂）的用量，但这样改进后产品的整体性能明显下降，这对于可靠性要求高的高能钽混合电容器是不行的，因此如何做到既能减低二氧化钌（RuO₂）的用量，同时又能保证产品的性能，能满足高可靠性要求的高能钽混合电容器的阴极材料，仍有待进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电极材料的不足，提供一种适用于高能钽混合电容器的，具有超大容量、优异电性能、长寿命、高可靠性要求的双电层电容器电极材料，且此电极材料可以节约部分二氧化钌（RuO₂）。