[发明专利]基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法

权利要求书

1.一种基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器制备方法，包括如下步骤：

(1)基底预处理：

(1a)利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄，得到2片厚度为0.25mm的泡沫镍薄片；

(1b)用乙醇、去离子水、5M HCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后，再用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净，将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片；

(2)制备负极基底骨架：

(2a)采用电化学三电极法，将负极基底泡沫镍薄片置于CuSO₄·5H₂O和HBO₃的混合溶液中，加电化学沉积电压，沉积50～150分钟，得到负极基底覆盖铜的泡沫镍薄片；

(2b)将覆盖铜的泡沫镍薄片置于化学气相沉积CVD管式炉的恒温区中，通入5sccm氩气和1sccm氢气，进行1100℃的高温退火0.5～2小时，得到负极基底铜镍合金；

(2c)采用电化学三电极法，将负极基底铜镍合金置于CuSO₄·5H₂O和HBO₃的混合溶液中，加腐蚀电压，腐蚀三维铜镍合金500～1500秒，得到具有多通道孔网状结构的负极基底骨架三维多孔铜镍合金骨架；

(3)制备自支撑正负极基底：

(3a)采用化学气相沉积法，将三维多孔铜镍合金骨架和负极基底泡沫镍薄片分别置于化学气相沉积CVD系统管式炉的恒温区内，通入20sccm氩气和氢气的混合气体5～10分钟；

(3b)将管式炉加热至600℃时，通入2～20sccm乙烯，保持气氛不变，生长5～10个小时；

(3c)采用迅速降温的方式，将管式炉温度降为室温后，取出管式炉中的样品，得到负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片；

(3d)分别将负极基底3DMG/铜镍合金和正极基底3DSG/泡沫镍薄片置于0.5～2M氯化铁和1～3M盐酸的混合溶液中，保持混合溶液温度为60～80℃，腐蚀24小时，得到自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG；

(4)制备正负极：

(4a)分别将自支撑负极基底3DMG和正极基底3DSG用去离子水冲洗干净，得到负极基底3DMG和正极基底3DSG；

(4b)将负极基底3DMG和正极基底3DSG分别置于4M硝酸溶液中浸泡两个小时，分别取出后用去离子水清洗干净，得到负极基底3DMG和正极基底3DSG；

(4c)将氯化镍和尿素的混合溶液放入高压釜中，分别将负极基底3DMG和正极基底3DSG浸入氯化镍和尿素的混合溶液中，生长2～8个小时；

(4d)分别取出浸泡在氯化镍和尿素的混合溶液中的负极基底3DMG和正极基底3DSG，自然降温至室温后，分别用去离子水冲洗干净，并在真空干燥箱60℃下烘干，得到正极3DSG/Ni(OH)₂复合材料和负极3DMG/Ni(OH)₂复合材料；

(5)组装电容器：

将正极3DSG/Ni(OH)₂复合材料和负极3DMG/Ni(OH)₂复合材料组装起来，充入3M氢氧化钾溶液作为电解质溶液，中间用隔膜隔开，得到3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器。

2.根据权利要求1所述的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器制备方法，其特征在于，步骤(2a)中所述的电化学三电极法中的工作电极为负极基底泡沫镍薄片，参比电极为Ag/AgCl，辅助电极为Pt。

3.根据权利要求1所述的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器制备方法，其特征在于，步骤(2a)、步骤(2c)中所述的CuSO₄·5H₂O和HBO₃的混合溶液是指0.5～3M的CuSO₄·5H₂O和1～2M的HBO₃的混合溶液。