[发明专利]一种等离子处理改善Al集电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改善Al集电极的方法。

背景技术

随着二十世纪微电子产业的发展，小型化设备大量出现，对电源提出了很大的要求。研究开发新能源，节能减排是全球能源发展的重要方向。超级电容器是近年来出现的一种高功率、快速充放电、循环寿命长的储能元件。和普通镍镉电池相比，它具有充放电速度快及能量密度高的特点；与普通电容器相比，它具有储能量大的优点。综合来说，超级电容器的成本较低廉，可靠性好，应用范围较广，在能源、数码、电子、汽车等领域都有巨大的应用前景。

超级电容器由双电极、电解质、集电极、隔离物四部分组成。目前对超级电容器性能的研究主要集中在电极材料方面，其中，电极材料是影响超级电容器性能的重要因素，现有电极材料中，热稳定性、耐腐蚀性、和活性物质粘接不好是面临的最主要的问题，在电极材料的制备过程中，拉浆工序是在集电极上涂覆一种含有活性物质和粘接剂的浆液，然后进行干燥。改善集电极材料可以有效改善超级电容器性能。

集电极，指超级电容器中介与极化电极和引出电极之间的导电结构，起支撑作用，它完成电子集结功能，对超级电容器的稳定性、可靠性、电容量等方面影响很大。随着超级电容器的研究发展，集电极材料也在不停的发展。在现有的集电极材料中，Al材料显示着非常巨大的优势。与广泛使用的Ni和Fe集电极材料相比，Al材料具有更好的导电性、更小的密度及更低的成本。但是Al集电极材料存在一定问题，传统结构Al集电极表面氧化层较为致密，集流体接触面积较小，使得接触电阻较大，严重影响了其作为集电极材料的进一步应用。

发明内容

本发明要解决现有Al集电极材料中由于致密氧化层存在，导致的界面电阻较高，载流子扩散较慢的问题，而提供一种等离子处理改善Al集电极的方法。

一种等离子处理改善Al集电极的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将Al基底材料先置于丙酮溶液中超声清洗1min～5min，然后再置于无水乙醇中超声清洗1min～5min，清洗后烘干，得到清洗后的Al基底材料；

二、将清洗后的Al基底材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空后，通入氢气，调节氢气气体流量为10sccm～100sccm，再通入氩气，调节氩气体流量为10sccm～100sccm，然后调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为100Pa～300Pa，并在压强为100Pa～300Pa的条件下，在15min将温度升温至300℃～600℃；

三、升温后，调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为200Pa～500Pa，然后在射频功率为50W～200W、压强为200Pa～500Pa和温度为300℃～600℃的条件下进行刻蚀，刻蚀时间为10s～900s；

四、刻蚀结束后，停止通入氢气，通入甲烷气体，调节甲烷气体流量为5sccm～50sccm，调节氩气流量为50sccm～100sccm，调节等离子体化学气相沉积真空装置中压强为200Pa～700Pa，然后在射频功率为50W～200W、压强为200Pa～700Pa和温度为300℃～600℃条件下进行沉积，沉积时间为10s～900s，沉积结束后，关闭电源，停止通入甲烷气体，在氩气气氛下，将温度由300℃～600℃冷却至室温，即得到等离子处理改善的Al集电极。

本发明的有益效果是：

1、采用等离子体化学气相沉积的方法，运用等离子体刻蚀技术，有效去除了Al表面致密的氧化膜，同时在表面形成Al₄C₃结构，可以优化电极电荷传导路径，有效地降低电荷传输电阻。

2、本发明的方法简单，高效，便于工业化生产，增加了Al集电极表面载流子迁移速率，极大的拓宽了这种材料的应用范围。

本发明用于一种等离子处理改善Al集电极的方法。

附图说明

图1为Al-2p特征峰的XPS能谱图，1为实施例一制备的等离子处理改善的Al集电极，1-1为Al₄C₃峰，2为实施例一步骤一中所述的Al基底材料，2-1为AlO_x峰，2-2为Al₂O₃峰；

图2为实施例一制备的等离子处理改善的Al集电极的Al-2p特征峰拟合图，1为Al₄C₃峰，2为Al₂O₃峰。

具体实施方式