[发明专利]超级电容器用大卷重多孔镍基复合带短流程连续制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器用大卷重多孔镍基复合带短流程连续制备方法，通过预处理、激光打孔、等离子轰击和干燥收卷的步骤实现，该方法的工艺流程简单，在兼具柔性与高电化学活性的同时极大提高了生产效率，可实现超级电容器大规模短流程连续生产，提高了电容器的性能的同时可以获得强韧性俱佳的镍基多孔复合材料。

技术领域

本发明涉及金属材料加工工艺领域，具体是一种超级电容器用大卷重多孔镍基复合带短流程连续制备方法。

背景技术

超级电容器(存储电荷能力比普通电容器高出3～4个数量级)具有高比容量、高功率密度、高速充放电能力、效率高、循环寿命长、使用温度范围宽、质量轻、污染小等特点，随着新型储能设备研究与需求的不断深入，超级电容器在仪器仪表、新能源汽车、国防军事和航空航天等领域得到广泛应用。镍基金属氧化物/氢氧化物与碱性环境下中OH-反应，在充电过程中低价过渡金属被氧化成更高价态以释放电子，具有更高的电化学活性及动力学性能，可提供更高的能量密度，且其材料的孔隙率和深径比较稳定，是超级电容器的良好材料。

目前国内外制备镍基复合材料主要是在镍织物或碳布上进行化学沉积或原位合成制备多孔电极材料或以泡沫镍为反应原料通过水热法制备高性能鸟巢状电极材料。这些方法存在以下问题：(1)经过化学镀法进行导电化处理，再进行电沉积和热处理来制备泡沫镍，生产周期长，对环境的影响较大，工艺流程复杂，工艺控制难度高，生产效率低，目前基本停留在实验室阶段，难以实现大规模工业化连续生产；(2)由于是以镍织物或泡沫镍为反应原料，材料孔隙率及深径比不可控，无法通过调控比表面积来控制电容器的比容量，实现性能可控化生产； (3)传统工艺流程较复杂，无法以工业化成熟的镍材为原料，不能实现超级电容器用镍基材料的大卷重生产，影响工业应用。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种超级电容器用大卷重多孔镍基复合带短流程连续制备方法，该方法的工艺流程简单，在兼具柔性与高电化学活性的同时极大提高了生产效率，可实现超级电容器大规模短流程连续生产，提高了电容器的性能的同时可以获得强韧性俱佳的镍基多孔复合材料。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种超级电容器用大卷重多孔镍基复合带短流程连续制备方法，该制备方法的具体步骤如下：

步骤一、预处理

将纯度为99.5％以上的镍基带材放在环保烷烃溶剂中超声清洗以去除表面杂质，取出后漂洗并烘干备用；

步骤二、激光打孔

将烘干后的镍基带材在高能电子束下进行激光打孔，通过控制激光能量调控孔径，在镍基带材上获得圆孔；

步骤三、等离子轰击

对打孔完成后的镍基带材表面进行Ar离子轰击，氩离子发生器能量为120 MeV～200MeV，随后在同样环境下分别先后采用高纯H₂、O₂对镍基带材进行轰击 4～10次，其等离子发生器能量为150MeV～500MeV，在镍带表面形成厚度为 1μm～2μm的致密的活化NiO/Ni(OH)₂层；

步骤四、干燥收卷

将等离子轰击结束的镍基带材经去离子水清洗烘干后，收卷，得到卷纸状超级电容器用多孔镍基复合材料。

作为本发明的进一步优选，步骤一中，所述的镍基带材的厚度为 5～30μm，宽度为60mm～140mm。

作为本发明的进一步优选，步骤一中，超声清洗时间为5min～20min；

作为本发明的进一步优选，步骤一中，用去离子水漂洗。

作为本发明的进一步优选，步骤二中，所述的圆孔的直径为5μm