[发明专利]一种纳米多孔Al/Au/MnO2

说明书

本发明公开了一种纳米多孔Al/Au/MnO₂电极材料及其制备的超级电容器。电极材料制备步骤为：用混酸腐蚀铝箔，以得到纳米多孔的结构并增大其比表面积；在酸腐蚀后的铝箔上喷镀连续超薄金层作为过渡层得到Al/Au集流体，通过电沉积方法在纳米多孔的Al/Au集流体上沉积纳米MnO₂，得到Al/Au/MnO₂电极。本发明采用纳米多孔的集流体，MnO₂利用多孔骨架自主生长，提高了MnO₂活性材料的质量负载。超薄Au层显著提高了电化学沉积体系中的Al箔集流体与MnO₂之间的附着力，Al/Au/MnO₂电极和由其组装成的全固态超级电容器，具有较高的比电容，优异的倍率特性、良好的循环稳定性以及出色的柔韧性。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种纳米多孔Al/Au/MnO₂电极材料及其制备的超级电容器。

背景技术

作为一种能源供给元件，超级电容器具有独特的储能机制、低的等效串联电阻、瞬时大电流以及超长的工作寿命等优良的特征。通常来说，一个典型的超级电容器是由集流体、活性材料、电解液和隔膜组成。活性材料为超级电容器提供了储能的能力，所以为了获得高比电容的电极，研究者们投入了大量的精力来研究和制备各种各样具备纳米结构且拥有高比表面积的活性材料，比如纳米管、纳米球、纳米花等。但是这些制备方法通常相对复杂且花费时间。实际上，集流体作为活性材料的载体，也是电极中的一个特别重要的因素，集流体本身的特性决定了超级电容器的应用场景。

铝箔因为本身的高导电性、优秀的柔韧性、稳定的力学性能以及低成本的特性而被视为一种理想的集流体材料。常见的扩大铝箔比表面积的方法主要有酸液腐蚀法以及通过阳极氧化在铝箔表面形成多孔氧化铝AAO层。但是，制备 AAO的工艺较为复杂、花费时间且效率较低，酸液腐蚀修饰被选择用来增大铝箔比表面积，形成多孔结构。此前，研究者们通常在铝箔生长碳基活性材料来获得双电层型超级电容器，但此类超级电容器的比容量通常较低。为了获得更高比容量的电极材料，MnO₂活性材料被选择用来制备赝电容型超级电容器。常见的制备活性MnO₂的方法主要有水热法、电化学沉积法、共沉淀法等。然而，在电化学沉积法中，因为铝箔本身因为氧化具有的Al₂O₃薄层在电沉积溶液体系中与MnO₂的附着力较差，难以将MnO₂直接沉积到铝箔上，也没有发现关于直接沉积MnO₂在铝箔上的报道。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供一种纳米多孔Al/Au/MnO₂电极材料的制备方法。

本发明还提供了上述纳米多孔Al/Au/MnO₂电极材料制备的超级电容器。

本发明通过混酸腐蚀修饰得到纳米多孔的集流体骨架，在酸腐蚀后的铝箔上喷镀连续超薄金层作为过渡层得到Al/Au集流体，显著提升了电化学体系中铝箔与MnO₂之间的附着力，制备出高性能的电极及其组装的全固态超级电容器。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纳米多孔Al/Au/MnO₂电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原始铝箔切成片状，然后将片状铝箔依次浸入丙酮和乙醇溶液中除去表面的油脂，随后，将铝箔浸入混合酸液中进行腐蚀，腐蚀时间为5～60s，依次使用乙醇和水充分洗涤酸腐蚀后的铝箔来去除残留酸液，烘干；