[发明专利]一种柔性金电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性金电极及制备方法，该方法包括：将设计好的电极图形给纸衬底上打印石墨掩模，将带有石墨掩模的衬底置于硫酸镍溶液中，使得未被石墨覆盖的纸表面进行金属离子吸附，后将其置于硼氢化钠溶液中生成图形化的镍种子层，随后在商用无电镀镍溶液中获得致密且导电的镍电极图形，在商用无电镀金溶液中进一步获得柔性金电极。本发明相比传统工艺而言，不需特定的实验温度及专业设备，常温下便可制作；且可以与现有的微电子工艺实现衔接，可实现在纸衬底上得到金电极，具有成本低、环保度高、可降解性强、电化学稳定性好、粘合性好、介电常数低、热稳定性好以及耐高温等优点，并且可以大规模制造、性价比高。

技术领域

本发明涉及图形化金电极的制备技术，尤其是一种可以在纸衬底上、可大规模一次性成型的柔性金电极及制备方法。

背景技术

近年来，出现了许多基于柔性衬底的器件，如柔性显示器、电子纺织品、人造皮肤、分布式传感器等。可穿戴电子设备的快速发展迫切需要具有良好的柔性和稳定性高的储能设备。通常将金属箔（如铜箔、铝箔和钛箔）和某些塑料（如聚对苯二甲酸乙二酯）用作制作柔性电极的基体。然而，金属衬底的大质量密度显著增加了器件的总重量且它们易于被氧化造成电导率下降，塑料衬底的活性材料和塑料基板之间的弱亲和力经常导致在循环引起的电极变形过程中活性材料的分离，这极大地限制了它们的耐久性。因此，需要开发新颖可靠的柔性电极。

将银沉积在聚酰亚胺上，如专利号201710946298 .9的一种柔性薄膜电路的制备方法，虽然可以做到在任意衬底上大面积、大规模制备，但其电化学稳定性不高。将金沉积在聚酰亚胺上，虽然其电化学稳定性较高，但P聚酰亚胺衬底成本高、环保性、可回收性以及可降解性差，这大大限制了在聚酰亚胺衬底上制备金属。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种柔性金电极及制备方法，可实现在诸如A4纸、滤纸、照相纸等纸衬底上制备金电极，具有电化学稳定性好、粘合性好、介电常数低、热稳定性好、耐高温、成本低、环保度高、可降解、重量轻、可回收性好且可弯曲度好等优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种柔性金电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：用去离子水、乙醇及丙酮分别对衬底超声波清洗25～35 min，得到无尘化衬底；

步骤2：将步骤1所得的衬底置于激光打印机内，将设计好的电极图形打印石墨掩模；

步骤3：将步骤2所得的带有石墨掩模的衬底置于硫酸镍溶液中浸10~15min，使得未被石墨覆盖的衬底表面进行金属离子吸附；

步骤4：将步骤3所得的衬底置于硼氢化钠溶液中浸泡30~35min，表面离子吸附的部分与溶液发生反应，生成图形化的镍种子层；

步骤5：将步骤4所得的带有图形化的镍种子层的衬底置于商用无电镀镍溶液中浸泡20~30min，获得致密且导电的镍电极图形；

步骤6：将步骤5所得的带有镍电极图形的衬底置于商用无电镀金溶液中浸泡15~20min，制得所述柔性金电极；其中：

所述衬底为纸；

所述硫酸镍溶液的浓度为49.5～50.5 mM；

所述硼氢化钠溶液的浓度为0.04～0.06 M；

所述无电镀镍溶液的温度为85～95℃；

所述无电镀金溶液的温度为75～85℃。

一种上述方法制得的柔性金电极。

本发明相比传统工艺而言，不需特定的实验温度及专业设备；且可以与现有的微电子工艺实现衔接，环保度高、可降解度高并且可以大规模制造、性价比高。

附图说明