專利名稱：超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器電極的制備方法，尤其涉及一種在鉭基體上制備超級(jí)電容器氧化釕電極的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，超級(jí)電容器是一種兼具高能量密度和功功率密度的儲(chǔ)能電容器；而電極材料的比容量是影響超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素之一。目前，用于制作超級(jí)電容器電極的材料主要有碳材料、金屬氧化物以及導(dǎo)電聚合物三大類；在各種電極材料中，無定形水合氧化釕(通常被簡(jiǎn)稱為氧化釕)不僅具有較高的理論比容量(>1000F/g)和較高的電導(dǎo)率(>100S/cm)，而且還具有較寬的電位窗和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，是一種被公認(rèn)為性能最優(yōu)異的超級(jí)電容器電極材料。通常，制備氧化釕電極材料的方法主要分為兩種，一種是先采用化學(xué)法制備氧化釕粉末，然后再將其涂覆在電極表面；另一種是采用電化學(xué)法直接在集電極表面制備氧化釕。前者雖然容易規(guī)模化生產(chǎn)，但需要在氧化釕中添加粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑制成漿料；存在內(nèi)阻大和可靠性低等缺陷。后者制備的氧化釕多孔涂層雖然具有內(nèi)阻低、比容量較高、成膜便利等優(yōu)點(diǎn)，但存在工藝復(fù)雜、氧化釕涂層與鉭基體的結(jié)合強(qiáng)度低等缺陷。申請(qǐng)人:在公開號(hào)為“CN102169759A”、名稱為“一種氧化了電極材料的制備方法” 的發(fā)明專利文獻(xiàn)中公開了一種制備超級(jí)電容器氧化釕電極材料的方法，其作法是將涂覆有含釕化合物漿料的鉭基體，放入蒸汽環(huán)境中進(jìn)行熱分解，從而在鉭基體表面直接制備氧化釕涂層。該方法雖然克服了傳統(tǒng)工藝的不足，但該方法制備的氧化釕電極比容量低于溶膠-凝膠法或電化學(xué)法制備的氧化釕電極比容量，因此用該方法制備的氧化釕電極制造的超級(jí)電容器其能量密度仍有待于提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，本方法制備的氧化釕電極不僅氧化釕涂層附著力強(qiáng)、比容量大，而且利用該氧化釕電極制作的超級(jí)電容器功率密度和能量密度高、內(nèi)阻低等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括將含釕漿料涂覆于鉭箔表面， 50 120°C烘干，然后將該鉭箔放入200 300°C的加熱爐中，通入5 90KPa的蒸汽、熱分解1 10小時(shí)；其特征在于所述含釕漿料配制方法如下
1)將含釕化合物與納米水合氧化釕按1:0.1 5的摩爾比混合，得含釕混合物；所述含釕化合物為三氯化釕、或碘化釕、或水合三氯化釕、或水合碘化釕；
2)將所述含釕混合物與閥金屬粉按1:0.2 5的摩爾比混合，得混合粉料；所述閥金屬粉為鉭粉或鈮粉；
3)將所述混合粉料與溶劑按1:0.5 5的重量比混合均勻，得含釕漿料；所述溶劑為水、或乙醇、或乙二醇、或丙酮、或水與乙醇的混合物、或水與乙二醇的混合物、或水與丙酮的混合物之一。本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案為加熱爐溫度為250°C、蒸汽的壓力為30 70KPa、熱分解時(shí)間為2 8小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1 1 4。本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選技術(shù)方案為蒸汽的壓力為40 50KPa、熱分解時(shí)間為4 6小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1:2 3。本發(fā)明的最佳技術(shù)方案為蒸汽的壓力為45KPa、熱分解時(shí)間為5小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1:2. 5。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，在原來技術(shù)方案的基礎(chǔ)上增加了按溶膠-凝膠法或電化學(xué)法制備的納米水合氧化釕，因此具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)采用二氧化釕涂層為電極材料，制得的超級(jí)電容器的體積比容量遠(yuǎn)大于碳基超級(jí)電容器和普通金屬氧化物超級(jí)電容器。(2)在水分環(huán)境中熱分解含鉭粉或鈮粉的含釕漿料，制備得到的氧化釕涂層附著力強(qiáng)，避免了因添加粘結(jié)劑而導(dǎo)致絕緣電阻大、粘結(jié)疏松等缺點(diǎn)，因而超級(jí)電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)值低、功率密度高、可靠性好。(3)在含釕漿料中添加料高比容量的納米水合氧化釕，并在高濃度的水汽保護(hù)下進(jìn)行熱分解，因此有效避免了高比容量的水合氧化釕轉(zhuǎn)變?yōu)榈捅热萘康慕Y(jié)晶氧化釕，因此能夠制造出的超級(jí)電容器能量密度高。(4)利用本方法制備的氧化釕電極在硫酸電解液中的性能穩(wěn)定，即便在200°C的高溫下也不會(huì)和硫酸發(fā)生反應(yīng)，因此適應(yīng)溫度范圍寬、可靠性好。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 實(shí)施例1
1)將含釕化合物與納米水合氧化釕按1:0.1 5的摩爾比混合，得含釕混合物；所述含釕化合物為三氯化釕、或碘化釕、或水合三氯化釕、或水合碘化釕，納米水合氧化釕按常規(guī)的溶膠-凝膠法或電化學(xué)法制備；
2)將所述含釕混合物與閥金屬粉按1:0.2 5的摩爾比混合，得混合粉料；所述閥金屬粉為常規(guī)鉭粉、或超細(xì)鉭粉、或電容器用鉭粉、或常規(guī)鈮粉、或超細(xì)鈮粉、或電容器用鈮粉；
3)將所述混合粉料1克與0.5克水混合均勻，得含釕漿料；
4)將上述含釕漿料均勻涂覆在經(jīng)過表面處理的鉭箔表面，放入50 120°C的烘箱中烘
干；
5)將烘干后的鉭箔放入200°C的加熱爐中，通入90KPa的蒸汽、恒溫10小時(shí)；
6)重復(fù)步驟4)和步驟5)的操作，直至二氧化釕的涂層達(dá)到50 500微米。實(shí)施例2
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與5克乙醇配制而成， 步驟5)中的加熱溫度為300°C、通入蒸汽的壓力為5KPa、恒溫時(shí)間為1小時(shí)。實(shí)施例3
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與1克乙二醇配制而成，步驟5)中的加熱溫度為250°C、通入蒸汽的壓力為30KPa、恒溫時(shí)間為2小時(shí)。實(shí)施例4
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與4克丙酮混合配制而成，步驟5)中加熱溫度為280°C、通入蒸汽的壓力為70KPa、恒溫時(shí)間為8小時(shí)；其中，水與丙酮按可以按任意比例配制。實(shí)施例5
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與2克水與乙醇混合物配制而成，步驟5)中加熱溫度為230°C、通入蒸汽的壓力為40KPa、恒溫時(shí)間為4小時(shí)；其中，水與乙醇按可以按任意比例配制。實(shí)施例6
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與3克水與丙酮的混合物配制而成，步驟5)中加熱溫度為290°C、通入蒸汽的壓力為50KPa、恒溫時(shí)間為6小時(shí)； 其中，水與丙酮按可以按任意比例配制。實(shí)施例7
各步驟同實(shí)施例1 ；其中，步驟3)中的含釕漿料由1克混合粉料與2. 5克水與乙二醇的混合物配制而成，步驟5)中加熱溫度為290°C、通入蒸汽的壓力為45KPa、恒溫時(shí)間為5小時(shí)；其中，水與乙二醇按可以按任意比例配制。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，包括將含釕漿料涂覆于鉭箔表面，50 120°C烘干，然后將該鉭箔放入200 300°C的加熱爐中，通入5 90KPa的蒸汽、熱分解1 10小時(shí)；其特征在于所述含釕漿料配制方法如下1)將含釕化合物與納米水合氧化釕按1:0.1 5的摩爾比混合，得含釕混合物；所述含釕化合物為三氯化釕、或碘化釕、或水合三氯化釕、或水合碘化釕；2)將所述含釕混合物與閥金屬粉按1:0.2 5的摩爾比混合，得混合粉料；所述閥金屬粉為鉭粉或鈮粉；3)將所述混合粉料與溶劑按1:0.5 5的重量比混合均勻，得含釕漿料；所述溶劑為水、或乙醇、或乙二醇、或丙酮、或水與乙醇的混合物、或水與乙二醇的混合物、或水與丙酮的混合物之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，其特征在于加熱爐溫度為250°C、蒸汽的壓力為30 70KPa、熱分解時(shí)間為2 8小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1:1 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，其特征在于蒸汽的壓力為40 50KPa、熱分解時(shí)間為4 6小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1:2 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，其特征在于蒸汽的壓力為45KPa、熱分解時(shí)間為5小時(shí)，步驟3)中混合粉料與溶劑的重量比為1:2. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超級(jí)電容器氧化釕電極的制備方法，屬于電容器電極的制備方法；本發(fā)明方法是在涂覆于鉭箔表面的含釕化合物漿料中加入了閥金屬粉和納米水合氧化釕，然后將烘干后的鉭箔放入水汽環(huán)境中進(jìn)行熱分解制備無定形水合二氧化釕陰極，因此能夠避免二氧化釕脫水結(jié)晶，從而提高了氧化釕涂層與鉭箔的結(jié)合強(qiáng)度、提高了氧化釕帶電極的比容量。采用本發(fā)明方法制備的電容器電極具有耐高溫性能好、抗振動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)、能量密度和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)；是一種制備超級(jí)電容器的方法。
文檔編號(hào)H01G9/042GK102426929SQ20121000321
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2012年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月8日
發(fā)明者劉一凡, 張選紅, 徐友龍, 王杰, 石洪富, 陳剛, 馬建華 申請(qǐng)人:中國(guó)振華(集團(tuán))新云電子元器件有限責(zé)任公司