【技术实现步骤摘要】
全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器及其制备方法
本专利技术属于新能源材料与器件
，涉及一种全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器及其制备方法。
技术介绍
超级电容器具有能量和功率密度高、充放电循环寿命长、工作温度范围宽、免维修和环保无污染等显著优点，作为新型的绿色电能存储方式得到人们的广泛关注。近年来，无线物联网中的各种传感器系统、以及可穿戴式和植入式医学器件的研究和普及应用迅猛发展，这些低功耗电子设备对超级电容器的研发提出了微型轻量化、薄膜化以及与其他电子元器件全单片集成化的迫切需求。超级电容器主要由电极材料、集流体和电解质组成，其中，电极材料和集流体是决定其电化学性能优劣的重要因素。目前，用于超级电容器的电极材料主要有碳基材料、硅基材料、金属氧化物和导电聚合物等。这些材料一般采用直接沉积或与导电剂、粘结剂等混合后涂覆到金、铜或泡沫镍等金属集流体上。电极材料的功能是利用双电层或者赝电容效应实现电荷的存储和释放，而集流体的功能是输运电子以及连接充放电电路。由于电极与集流体为不同种类的材料，异类材料间附着力差，同时晶格失配和热膨胀系数差异会导致分层开裂以及...
【技术保护点】
1.一种全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器，其特征在于，所述的超级电容器结构为三明治结构、平面叉指结构或3D纳米结构，超级电容器的正、负两端可以采用对称式也可以采用非对称式结构；所述的对称式结构为电容器正、负两端均采用全过渡金属氮化物(MN)集流体/电极材料；非对称式结构为电容器正、负两端采用不同的材料，其中一端采用过渡金属氮化物集流体/电极材料，另一端采用其它常用的超级电容器电极和集流体材料；所述MN中的M为Ti、V、Ta、Mo或其他过渡金属中的一种或几种。
【技术特征摘要】
1.一种全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器，其特征在于，所述的超级电容器结构为三明治结构、平面叉指结构或3D纳米结构，超级电容器的正、负两端可以采用对称式也可以采用非对称式结构；所述的对称式结构为电容器正、负两端均采用全过渡金属氮化物(MN)集流体/电极材料；非对称式结构为电容器正、负两端采用不同的材料，其中一端采用过渡金属氮化物集流体/电极材料，另一端采用其它常用的超级电容器电极和集流体材料；所述MN中的M为Ti、V、Ta、Mo或其他过渡金属中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的一种全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器，其特征在于，所述的常用的超级电容器电极材料为碳材料、硅基材料、金属氧化物材料或导电聚合物；常用的集流体为金、铜、钛、铂或泡沫镍。3.一种全过渡金属氮化物集流体/电极超级电容器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤一：清洗衬底，除去表面的有机物、金属颗粒和其他杂质；所述的衬底采用Si、Ge、其它三五族半导体材料中的一种、玻璃或聚合物柔性基底；步骤二：采用薄膜沉积工艺在衬底表面沉积全过渡金属氮化物(MN)集流体/电极材料：采用物理气相沉积法在步骤一清洗后的衬底上沉积一层表面平滑、致密度高、电阻率低的MN薄膜作为集流体材料；再通过调整沉积工艺参数，改变薄膜表面原子扩散和形核生长等机制，在集流体材料上继续生长一层表面粗糙、疏松多孔、电阻率高的MN薄膜作为电极材料，在衬底表面沉积全MN集流体/电极材料；所述的作为集流体材料的MN薄膜厚度为10～5000nm，电阻率＜500μΩ·cm；所述的作为电极材料的MN薄膜厚度为10～5000nm，电阻率＞1000μΩ·cm；沉积集流体材料的工艺参数为：靶基距为10～100cm；Ar:N2＝(10-60):(1-10)sccm；溅射功率：100-400W；基底温度为室温～400℃；工作气压为0.2～1.5Pa；基底偏压为-50～-400V；溅射时间：1-500min；沉积电极材料的工艺参数为：靶基距为10～100cm；Ar:N2...
【专利技术属性】
技术研发人员：周大雨，孙纳纳，杨旭，马晓倩，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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