一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極的制作方法
【專利摘要】一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,包括集流體,集流體的前側(cè)面和后側(cè)面均涂覆有活性物質(zhì)層,集流體的前側(cè)面和后側(cè)面均垂直設(shè)置有碳納米管,碳納米管與集流體表面互相垂直,碳納米管位于活性物質(zhì)層內(nèi)。碳納米管為單壁或多壁結(jié)構(gòu)。碳納米管的高度為0.1μm~10μm。碳納米管的間距為0.01μm~2μm。本實用新型通過化學(xué)氣相沉積法實現(xiàn)垂直取向的碳納米管在集流體表面的直接生長,避免了電極制備過程中碳納米管在漿料中的團聚和粘結(jié)劑的使用,提高了電極中電子的轉(zhuǎn)移速率,降低了電極內(nèi)阻,提高了電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,從而從整體上提高了超級電容器的綜合性能。
【專利說明】一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種超級電容器電極,尤其涉及一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是一種新型的、能快速充/放電的綠色儲能裝置,它具有傳統(tǒng)電解電容器和電池的雙重功能,其功率密度遠(yuǎn)高于電池,且比電池充放電速度快很多,能量密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的電解電容器。與傳統(tǒng)電解電容器和電池相比較,超級電容器具有體積小、能量密度大、充放電速度快、循環(huán)壽命長、放電功率高、工作溫度范圍寬(_40°C~85°C)、可靠性好及成本低廉等優(yōu)點。因此,超級電容器正已成為一種新型、高效、實用、綠色環(huán)保的快速充放電儲能器件,在能源、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、電子、軍事等領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前,廣泛應(yīng)用的碳納米管材料制備的超級電容器電極是通過以下步驟實現(xiàn)的:首先將碳納米管和超級電容器活性物質(zhì)混合攪拌均勻,然后加入粘結(jié)劑和溶劑制備成漿料,最后將漿料涂覆在集流體的表面,烘干而得超級電容器電極。但是,在通過這種方法制備的電極中,由于范德華力的作用,碳納米管極易團聚在一起,在電極中的分布很不均勻,而導(dǎo)致碳納米管的高電導(dǎo)率和高比表面積得不到充放利用,為解決這一問題,科研人員進行了大量實驗研究,但最終效果均不是很理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種具有垂直取向、分布均勻的碳納米管超級電容器電極,該電極能夠避免粘結(jié) 劑的使用和漿料制備過程中碳納米管的團聚,具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,包括集流體,集流體的前側(cè)面和后側(cè)面均涂覆有活性物質(zhì)層,其特征是:集流體的前側(cè)面和后側(cè)面均垂直設(shè)置有碳納米管,碳納米管與集流體表面互相垂直,碳納米管位于活性物質(zhì)層內(nèi)。
[0007]根據(jù)所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納
米管為單壁或多壁結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納米管的高度為0.Ιμπm?Ομπ?。
[0009]根據(jù)所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納米管的間距為0.01 μ m^2 μ m0
[0010]本實用新型通過化學(xué)氣相沉積法實現(xiàn)垂直取向的碳納米管在集流體表面的直接生長,避免了電極制備過程中碳納米管在漿料中的團聚和粘結(jié)劑的使用,提高了電極中電子的轉(zhuǎn)移速率,降低了電極內(nèi)阻,提高了電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,從而從整體上提高了超級電容器的綜合性能?!緦@綀D】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖中:
[0013]1、集流體;2、碳納米管;3、活性物質(zhì)層。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述:
[0015]一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,如圖1所示,包括集流體1,集流體I的前側(cè)面和后側(cè)面均涂覆有活性物質(zhì)層3,集流體I的前側(cè)面和后側(cè)面均垂直設(shè)置有碳納米管2,碳納米管2與集流體I表面互相垂直,碳納米管2位于活性物質(zhì)層3內(nèi)。
[0016]在本實施例中,所述碳納米管2為單壁或多壁結(jié)構(gòu)。所述碳納米管2的高度為0.Ιμπ-?Ομπ?。所述碳納米管2的間距為0.01 μ m^2 μ m0
[0017]在本實用新型中,該超級電容器電極通過在集流體上采用化學(xué)氣相沉積法生長一層垂直于集流體表面的碳納米管,再在碳納米管上涂覆一層活性物質(zhì)層制備而成。本實用新型利用碳納米管具有良好的導(dǎo)電性和較高比表面積的優(yōu)點,通過在集流體表面沉積垂直取向的碳納米管,避免了粘結(jié)劑的使用和漿料制備過程中碳納米管的團聚,制備的電極具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的導(dǎo)電性,可提高超級電容器的整體性能。
【權(quán)利要求】
1.一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,包括集流體(1),集流體(1)的前側(cè)面和后側(cè)面均涂覆有活性物質(zhì)層(3),其特征是:集流體(1)的前側(cè)面和后側(cè)面均垂直設(shè)置有碳納米管(2),碳納米管(2)與集流體(1)表面互相垂直,碳納米管(2)位于活性物質(zhì)層(3)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納米管(2)為單壁或多壁結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納米管(2)的高度 為0.1um~10u。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有垂直取向的碳納米管超級電容器電極,其特征是:所述碳納米管(2)的間距為0.01um^2umo
【文檔編號】H01G11/36GK203733639SQ201420084447
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】關(guān)成善, 宗繼月, 王勇, 張敬捧, 李蜜蜜 申請人:山東精工電子科技有限公司