一种阵列基复合电极制造技术

本实用新型专利技术为一种阵列基复合电极，该电极由导电材料基体、定向排列的一维纳米炭材料阵列和金属氧化物活性材料组成。一维纳米炭材料是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；定向排列的一维纳米炭材料阵列直接粘贴到导电材料基体的一面或两面上；金属氧化物附着在一维纳米炭材料阵列之上。该阵列基金属氧化物复合电极具有优良的频率响应性能，功率密度大，能量密度高，循环使用寿命长，可以广泛应用于电池、超级电容器、燃料电池以及催化工业等领域。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种阵列基复合电极，属于化学工程和新材料领域。可广泛应用于电池、 超级电容器、燃料电池以及催化工业等领域。
技术介绍
电化学双电层电容器(EDLC)具有大电容量，可大电流快速充放电和长循环使用寿命等 优点，在许多需要高比功率、高循环效率和长寿命电源的领域得到了较广泛的应用。活性,炭 是使用最广泛的一种EDLC电极材料，它成本低、比容量高、制备工艺成熟。但活性炭固有 的缺点制约了活性炭基EDLC性能的进一歩提高。提高EDLC的性能，关键是研制出具有高 比容量、高电导率和稳定性好的新型电极材料。碳纳米管具有一维的纳米尺寸、独特的电学 性质及良好的机械性能，在1991年被发现后便在世界范围内掀起了研究和应用热潮，现已被 广泛应用于平板显示和化学传感器等领域，它在EDLC电极材料领域也具有较好的应用前景。梁奎等在中国专利(ZL02133455.2)《碳纳米管复合电极超大容量电容器及其制造方法》中 公开了利用碳纳米管与过度金属氧化物及导电聚合物相复合作为电容器电极材料，但方法为 将电极材料压制在集电极上，存在较大接触电阻。成会明等在中国专利(申请号 200410020655.1)《一种复合电极、复合电极电容器及复合电极的制备方法》中公开了在金属 基体上直接生长一维纳米炭材料，但这种工艺流程较为复杂，实验条件较为苛刻，而且制'备 出的一纟佳纳米炭材料定向性不佳，多呈巻曲状，致使一维纳米炭之间形成形状不规则的孔隙， 影响材料的频率响应性能，限制了电容器的比功率性能的提高。相比之下，目前己能在导电 性基体表面直接制备定向排列的一维纳米炭材料阵列，制备出的阵列基电极频率响应性能较 佳。若将具有高容量的金属氧化物材料附着在阵列电极上，便能制得兼具高比容量和高比功率优良特性的阵列基复合电极。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种功率密度大，倍率性能好、能量密度高及使用寿命长的电 极材料。'本技术的技术方案如下阵列基复合电极由导电材料基体、定向排列的一维纳米炭材料阵列和金属氧化物组成； 一维纳米炭材料是直径2~10 nm的单壁碳纳米管、直径50~200 nm的多壁碳纳米管或直径 100~1000 nm的纳米炭纤维材料，这些材料具有良好的导电性能和力学性能，使得阵列基复 合电极具有较好的比功率性能和倍率性能；定向排列的一维纳米炭材料阵列直接生长在或被粘帖到导电材料基体的一面或两面上。本技术提供的阵列基复合电极的导电性良好的基体可以是钛、铝、铜、钽、钨、金、 钼、镍、不锈钢、玻态炭、石墨、导电塑料、导电橡胶或高掺杂硅等金属或非金属的板、箔、 网或泡沫状材料。本技术提供的阵列基复合电极中的金属氧化物是镍氧化物、锰氧化物、钌氧化物、 钒氧化物、铁氧化物、钴氧化物、铜氧化物、锌氧化物、铅氧化物、钽氧化物、钨氧化物中 一种或几种的混合物。本技术提供的阵列基复合电极的定向一维纳米炭材料阵列可以在基体的一面或两 面。定向的一维纳米材料可利用的比表面大，使得阵列基复合电极可担载较多的金属氧化物， 具有较高的比容量；阵列孔径大、均一，使得阵列基复合电极具有发达的孔结构，电解液离 子可在孔中快速迁移，阵列基复合电极具有较好的倍率性能。本技术提供的阵列基复合电极优点在于该电极将高定向性的一维纳米炭阵列直接 生长或粘帖在导电性良好的基体上，在将金属氧化物附着在阵列上，该电极具有发达的导电 网络，争个金属氧化物活性点均直接同导电性优良的一维纳米炭相连，电极活性物质内部无 粘结剂，接触电阻小，电极倍率性能好，比功率高，使用寿命长。附图说明图1阵列基复合电极1.导电材料基体，2. —维纳米炭材料阵列，3.金属氧化物具体实施方式实施例1用不锈钢片作基体l，在其上粘贴定向排列的一维纳米炭材料阵列2， 一维纳米炭材料阵 列2由定向排列的、直径50 nm的多壁碳纳米管构成。氧化锰附着在一维纳米炭材料阵列2 之上，得到复合电极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列基复合电极，其特征在于：该电极由导电材料基体（１）、定向排列的一维纳米炭材料阵列（２）和金属氧化物（３）组成；一维纳米炭材料是直径２～１０ｎｍ的单壁碳纳米管或直径５０～２００ｎｍ的多壁碳纳米管；定向排列的一维纳米炭材料阵列（２）直接粘贴到导电材料基体（１）的一面或两面上；金属氧化物（３）附着在一维纳米炭材料阵列（２）之上。

【技术特征摘要】
1.一种阵列基复合电极，其特征在于该电极由导电材料基体(1)、定向排列的一维纳米炭材料阵列(2)和金属氧化物(3)组成；一维纳米炭材料是直径2～10nm的单壁碳纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，曹高萍，程杰，徐斌，张文峰，杨裕生，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九七一部队，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]