本發(fā)明涉及電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容器的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子信息技術(shù)的日新月異，數(shù)碼電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快，以平板電視（lcd和pdp）、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品為主的消費類電子產(chǎn)品產(chǎn)銷量持續(xù)增長，帶動了電容器產(chǎn)業(yè)增長。
現(xiàn)有的電容器一般包括電極、隔膜和電解液溶液，該電極和隔膜都設(shè)置在該電解液溶液中。該電極包括一集電體以及設(shè)置在該集電體上的電極材料?，F(xiàn)有電容器的制備方法通常是將電極材料充分研磨后，在其中加入一定量的粘結(jié)劑攪拌均勻，再通過模壓法、冷等靜壓法、熱等靜壓法等壓制方法壓制在泡沫鎳、石墨片、鎳片、鋁片或銅片等集電體上，即可制成一定形狀的電極，然后將電極設(shè)置在含隔膜的電解液溶液中即可制成超級電容器，該制備方法較復(fù)雜。因此，有必要提供一種具有高電容量和大功率密度的電容器。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電容器的制備方法，利用碳納米管良好的導(dǎo)電性能和比表面積，方法簡單易行，制得的電容器具有較高的比電容量和電導(dǎo)率。
本發(fā)明解決技術(shù)問題利用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整基底，在基底表面均勻涂布一催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣或氬氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入碳源氣體反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度100-500μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入電解液后封裝得到該電容器。
優(yōu)選地，所述步驟（1）平整基底選自磷型、氮型或含有氧化層的硅基底。
優(yōu)選地，所述步驟（1）催化劑層材料選自鐵、鈷、鎳中的一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述步驟（1）碳源氣體為乙炔、乙烯、甲烷或乙烷。
優(yōu)選地，所述步驟（1）碳納米管陣列的高度為200-300μm。
優(yōu)選地，所述步驟（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)可以使用有機(jī)溶劑浸潤處理5-8分鐘。
優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷或乙腈。
優(yōu)選地，所述步驟（4）電解液選自氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、硫酸水溶液、鹽酸水溶液、四氟硼酸四乙基銨、高氯酸鋰或三氟甲磺酸鋰。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
（1）本發(fā)明的電容器制備方法，簡單易行，碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能且本身的比表面積大，制得的超級電容器具有較高的比電容量和電導(dǎo)率；碳納米管陣列中碳納米管生長均勻，因而碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)中的碳納米管分散均勻，且制備方法簡單，易于實際應(yīng)用；碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)包括多個首尾相連且定向排列的碳納米管，相鄰的碳納米管之間存在多個微孔結(jié)構(gòu)，使得碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)中形成大量的均勻且規(guī)則分布的微孔結(jié)構(gòu)，這有利于形成導(dǎo)電性良好的電荷通路。
（2）本發(fā)明的電容器制備方法，碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)可以使用有機(jī)溶劑浸潤處理，在揮發(fā)性有機(jī)溶劑的表面張力的作用下，碳納米管薄膜中平行的碳納米管片段會更容易聚集成碳納米管束。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實施例1.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整磷型硅基底，在基底表面均勻涂布一鐵材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入乙烯反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度100-500μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用乙醇浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入硫酸水溶液后封裝得到該電容器。
實施例2.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整氮型硅基底，在基底表面均勻涂布一鈷材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入乙炔反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度200-300μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用丙酮浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入四氟硼酸四乙基銨后封裝得到該電容器。
實施例3.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整的含有氧化層的硅基底，在基底表面均勻涂布鎳材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入甲烷反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度200-300μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用二氯甲烷浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入氫氧化鈉溶液后封裝得到該電容器。
實施例4.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整的含有氧化層的硅基底，在基底表面均勻涂布鐵材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入乙炔反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度200-300μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用乙腈浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入氫氧化鉀溶液后封裝得到該電容器。
實施例5.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整的磷型硅基底，在基底表面均勻涂布鐵材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入乙炔反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度200-300μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用甲醇浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入高氯酸鋰后封裝得到該電容器。
實施例6.
一種電容器的制備方法，包括如下步驟：
（1）超順排碳納米管陣列的制備：選取平整的磷型硅基底，在基底表面均勻涂布鎳材料的催化劑層，放置在800-850℃的空氣中退火40-50分鐘，然后將退火的基底置于反應(yīng)爐中，在氮氣的保護(hù)環(huán)境下加熱至600-620℃，通入乙炔反應(yīng)8-12分鐘，生長得到高度200-300μm的碳納米管陣列，堆疊至少兩個平行且垂直于基底生長的碳納米管陣列得到超順排碳納米管陣列；
（2）碳納米管薄膜的制備：在步驟（1）制備的超順排碳納米管陣列中選取寬度200-300μm的碳納米管束片段，沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向進(jìn)行拉伸，獲得連續(xù)的碳納米管薄膜；
（3）碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的形成：選取兩片相同的銅片作為第一集電層與第二集電層，將至少一層碳納米管薄膜鋪設(shè)在集電層的表面，形成自支撐的碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)，使用乙醇浸潤處理5-8分鐘；
（4）電容器的制備：選取無紡布作為隔膜層，在隔膜層的兩側(cè)分別放置鋪設(shè)有碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)的第一集電層與第二集電層，一起放入外殼中，注入鹽酸水溶液后封裝得到該電容器。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。