[发明专利]一种超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容器，其特征在于，包括正极、负极以及设置于所述正极和所述负极之间的隔膜和电解液，所述正极为硼氮共掺杂金刚石电极，所述硼氮共掺杂金刚石电极包括电极基体以及设置在所述电极基体靠近隔膜一侧表面的硼氮共掺杂金刚石层，所述硼氮共掺杂金刚石层包括设置于所述电极基体表面的平整结构层和设置于所述平整结构层表面的阵列凸起结构。

2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述负极为所述硼氮共掺杂金刚石电极。

3.如权利要求1或2所述的超级电容器，其特征在于，所述阵列凸起结构垂直设置于所述平整结构层上，所述阵列凸起结构的形状为棱柱、棱锥或圆锥。

4.如权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述阵列凸起结构的形状为棱锥或圆锥，棱锥或圆锥状的所述阵列凸起结构的顶端曲率半径为1nm-30nm。

5.如权利要求4所述的超级电容器，其特征在于，所述阵列凸起结构的长径比为20-80，尖部直径为50nm-200nm，底部直径为100nm-1000nm，排布密度为10⁴cm^-2-10⁹cm^-2。

6.如权利要求1或2所述的超级电容器，其特征在于，所述平整结构层的厚度为100nm-5μm，所述阵列凸起结构的高度为50nm-5μm。

7.如权利要求1或2所述的超级电容器，其特征在于，所述电极基体的材质包括钛、钽、铌、钼、铬、铅、镍、铜、硅、石墨、碳纤维和硬质合金中的一种或多种。

8.一种超级电容器的制备方法，其特征在于，包括：

提供电极基体，将所述电极基体进行喷砂处理并清洗；在清洗后的所述电极基体上沉积形成初始硼氮共掺杂金刚石层；将所述初始硼氮共掺杂金刚石层的表层进行刻蚀形成阵列凸起结构，得到硼氮共掺杂金刚石层，即得到硼氮共掺杂金刚石电极，所述硼氮共掺杂金刚石电极包括电极基体以及设置在所述电极基体表面的硼氮共掺杂金刚石层，所述硼氮共掺杂金刚石层包括设置于所述电极基体表面的平整结构层和设置于所述平整结构层表面的阵列凸起结构；

提供电解液、隔膜和负极，所述硼氮共掺杂金刚石电极作为正极，将所述正极、所述电解液、所述隔膜和所述负极装入超级电容器壳体内，封装形成超级电容器，其中，所述阵列凸起结构位于所述平整结构层和所述隔膜之间。

9.如权利要求8所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，进一步将所述硼氮共掺杂金刚石电极作为所述负极。

10.如权利要求8所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，采用感应耦合等离子体刻蚀法或电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积刻蚀法刻蚀所述初始硼氮共掺杂金刚石层，其中，刻蚀气体的总流量为20sccm-100sccm，刻蚀速率为500nm/h-1μm/h，刻蚀时间为0.5h-10h。