一種等離子處理改善Al集電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及改善A1集電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著二十世紀(jì)微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，小型化設(shè)備大量出現(xiàn)，對(duì)電源提出了很大的要求。研究開(kāi)發(fā)新能源，節(jié)能減排是全球能源發(fā)展的重要方向。超級(jí)電容器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種高功率、快速充放電、循環(huán)壽命長(zhǎng)的儲(chǔ)能元件。和普通鎳鎘電池相比，它具有充放電速度快及能量密度高的特點(diǎn)；與普通電容器相比，它具有儲(chǔ)能量大的優(yōu)點(diǎn)。綜合來(lái)說(shuō)，超級(jí)電容器的成本較低廉，可靠性好，應(yīng)用范圍較廣，在能源、數(shù)碼、電子、汽車等領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。
[0003]超級(jí)電容器由雙電極、電解質(zhì)、集電極、隔離物四部分組成。目前對(duì)超級(jí)電容器性能的研究主要集中在電極材料方面，其中，電極材料是影響超級(jí)電容器性能的重要因素，現(xiàn)有電極材料中，熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、和活性物質(zhì)粘接不好是面臨的最主要的問(wèn)題，在電極材料的制備過(guò)程中，拉漿工序是在集電極上涂覆一種含有活性物質(zhì)和粘接劑的漿液，然后進(jìn)行干燥。改善集電極材料可以有效改善超級(jí)電容器性能。
[0004]集電極，指超級(jí)電容器中介與極化電極和引出電極之間的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，起支撐作用，它完成電子集結(jié)功能，對(duì)超級(jí)電容器的穩(wěn)定性、可靠性、電容量等方面影響很大。隨著超級(jí)電容器的研究發(fā)展，集電極材料也在不停的發(fā)展。在現(xiàn)有的集電極材料中，A1材料顯示著非常巨大的優(yōu)勢(shì)。與廣泛使用的Ni和Fe集電極材料相比，A1材料具有更好的導(dǎo)電性、更小的密度及更低的成本。但是A1集電極材料存在一定問(wèn)題，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)A1集電極表面氧化層較為致密，集流體接觸面積較小，使得接觸電阻較大，嚴(yán)重影響了其作為集電極材料的進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決現(xiàn)有A1集電極材料中由于致密氧化層存在，導(dǎo)致的界面電阻較高，載流子擴(kuò)散較慢的問(wèn)題，而提供一種等離子處理改善A1集電極的方法。
[0006]—種等離子處理改善A1集電極的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0007]—、將A1基底材料先置于丙酮溶液中超聲清洗lmin?5min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗lmin?5min，清洗后烘干，得到清洗后的A1基底材料；
[0008]二、將清洗后的A1基底材料置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空后，通入氫氣，調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為lOsccm?lOOsccm，再通入氬氣，調(diào)節(jié)氬氣體流量為lOsccm?lOOsccm，然后調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為lOOPa?300Pa，并在壓強(qiáng)為lOOPa?300Pa的條件下，在15min將溫度升溫至300°C?600°C ；
[0009]三、升溫后，調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa?500Pa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強(qiáng)為200Pa?500Pa和溫度為300 °C?600 °C的條件下進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為10s?900s ；
[0010]四、刻蝕結(jié)束后，停止通入氫氣，通入甲烷氣體，調(diào)節(jié)甲烷氣體流量為5SCCm?50sccm，調(diào)節(jié)氬氣流量為50sccm?lOOsccm，調(diào)節(jié)等離子體化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa?700Pa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強(qiáng)為200Pa?700Pa和溫度為300 °C?600°C條件下進(jìn)行沉積，沉積時(shí)間為10s?900s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入甲烷氣體，在氬氣氣氛下，將溫度由300°C?600°C冷卻至室溫，即得到等離子處理改善的A1集電極。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、采用等離子體化學(xué)氣相沉積的方法，運(yùn)用等離子體刻蝕技術(shù)，有效去除了 A1表面致密的氧化膜，同時(shí)在表面形成A14C3結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化電極電荷傳導(dǎo)路徑，有效地降低電荷傳輸電阻。
[0013]2、本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，高效，便于工業(yè)化生產(chǎn)，增加了 A1集電極表面載流子迀移速率，極大的拓寬了這種材料的應(yīng)用范圍。
[0014]本發(fā)明用于一種等離子處理改善A1集電極的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為Al-2p特征峰的XPS能譜圖，1為實(shí)施例一制備的等離子處理改善的A1集電極，1-1為A14C3峰，2為實(shí)施例一步驟一中所述的A1基底材料，2-1為A10x峰，2_2為A1203峰；
[0016]圖2為實(shí)施例一制備的等離子處理改善的A1集電極的Al-2p特征峰擬合圖，1為A14C3峰，2 為 A1 203峰。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種等離子處理改善A1集電極的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0019]—、將A1基底材料先置于丙酮溶液中超聲清洗lmin?5min，然后再置于無(wú)水乙醇中超聲清洗lmin?5min，清洗后烘干，得到清洗后的A1基底材料；
[0020]二、將清洗后的A1基底材料置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空后，通入氫氣，調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為lOsccm?lOOsccm，再通入氬氣，調(diào)節(jié)氬氣體流量為lOsccm?lOOsccm，然后調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為lOOPa?300Pa，并在壓強(qiáng)為lOOPa?300Pa的條件下，在15min將溫度升溫至300°C?600°C ；
[0021]三、升溫后，調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa?500Pa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強(qiáng)為200Pa?500Pa和溫度為300 °C?600 °C的條件下進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為10s?900s ；
[0022]四、刻蝕結(jié)束后，停止通入氫氣，通入甲烷氣體，調(diào)節(jié)甲烷氣體流量為5sCCm?50sccm，調(diào)節(jié)氬氣流量為50sccm?lOOsccm，調(diào)節(jié)等離子體化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa?700Pa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強(qiáng)為200Pa?700Pa和溫度為300 °C?600°C條件下進(jìn)行沉積，沉積時(shí)間為10s?900s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入甲烷氣體，在氬氣氣氛下，將溫度由300°C?600°C冷卻至室溫，即得到等離子處理改善的A1集電極。
[0023]本實(shí)施方式的有益效果是:
[0024]1、采用等離子體化學(xué)氣相沉積的方法，運(yùn)用等離子體刻蝕技術(shù)，有效去除了 A1表面致密的氧化膜，同時(shí)在表面形成A14C3結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化電極電荷傳導(dǎo)路徑，有效地降低電荷傳輸電阻。
[0025]2、本實(shí)施方式的方法簡(jiǎn)單，高效，便于工業(yè)化生產(chǎn)，增加了 A1集電極表面載流子迀移速率，極大的拓寬了這種材料的應(yīng)用范圍。
[0026]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的A1基底材料為厚度為5 μπι?50 μm的鋁箔。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的A1基底材料為厚度為25 μπι的鋁箔。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟二中然后調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa，并在壓強(qiáng)為200Pa的條件下，在15min將溫度升溫至300°C?600°C。其它與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟二中然后調(diào)節(jié)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強(qiáng)為200Pa，并在壓強(qiáng)為200Pa的條件下，在15min將溫度升溫至550°C。其它與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟二中在15min將溫度升溫至500 °C?550 °C。其它與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:步驟三