CN1841587A - 电极结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本技术方案提供一种电极结构，其包括：一导电基板；其中，所述导电基板表面形成有多个排列成预定图案的微结构。本技术方案还提供上述电极结构的制备方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电荷存储装置，尤其涉及一种电极结构及其制备方法。
【背景技术】
近年来，电子设备迅速发展，各种电子设备对于电荷存储装置的需求也越来越大。随着电子设备小型化发展的需求，对各种电子设备中常用的电容及电池等电荷存储装置也提出小型化以及高电荷容量的需求。
传统电容通常采用惯用的氧化物为材料且电极表面平坦，其电荷储存容量非常有限。为提高电容的电荷容量，通常采用双层或多层电容，从而在单位重量和单位体积中能比传统电容储存更多能量。若将电极层设置为多孔结构，则可增大电极表面积，进而增大电荷容量。但是，所述双层或多层电容结构较为复杂，导致生产成本增加，其电极的电荷容量提高有限，使得电容性能受到限制。
另一种提高电容电荷容量的方法是将作为电容电极的金属箔进行处理，其通过腐蚀所述金属箔使其表面粗糙化，从而增大其表面积以提高电荷容量。但是，通过腐蚀处理以增大表面积通常需要增加蚀刻深度。因此需要用作电极的金属箔厚度较大方能维持强度，且经常出现局部腐蚀、未腐蚀以及表面溶解等情况，表面形状很难控制，其电荷容量的提升并不理想。
上述电极结构中，表面形状不理想，电荷容量有限，不能很好的满足小型化以及高电荷容量的需求，不利于广泛应用。
有鉴于此，提供一种电荷容量高，表面具有预定形状的电极结构实为必要。
【发明内容】
以下，将以若干实施例说明一种电极结构。
以及通过这些实施例说明一种电极结构制备方法。
为实现上述内容，提供一种电极结构，其包括：
一导电基板；其中，所述导电基板表面形成有多个排列成预定图案的微结构。
所述微结构包括微小突起或微小凹陷。
优选，所述微结构直径范围为2～50纳米。
优选，所述微结构直径范围为10～40纳米。
优选，所述导电基板表面进一步包括一层纳米材料涂层。
优选，所述纳米材料涂层厚度为1～20纳米。
优选，所述纳米材料涂层厚度为2～10纳米。
以及，提供一种电极结构的制备方法，其包括下述步骤：
提供一导电基板；
在所述导电基板表面形成多个排列成预定图案的微结构。
所述微结构包括微小突起或微小凹陷。
优选，在所述导电基板表面形成多个排列成预定图案的微结构的方法包括纳米压印(Nano-imprinting)及热压印(Hot Embossing)。
优选，所述电极结构的制备方法进一步包括在所述导电基板表面形成一层纳米材料涂层。
与现有技术相比，本技术方案的电极结构表面设有多个排列成预定图案的微结构，其表面的预定图案可根据需要进行设计；所述电极结构表面的微结构直径范围为纳米级，可大幅提高所述电极结构的表面积，且所述电极结构表面还可涂覆一层纳米材料涂层，进一步增加其表面积，从而使所述电极结构具有高电荷容量。综上所述，本技术方案的电极结构具有电荷容量高，表面形状可预定等优点。
【附图说明】
图1为本技术方案实施例导电基板压印前的示意图。
图2为本技术方案实施例导电基板压印示意图。
图3为本技术方案实施例导电基板压印后的示意图。
图4为本技术方案实施例导电基板涂覆纳米材料涂层后的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本技术方案作进一步的详细说明。
请参阅图4，本技术方案实施例中提供一种电极结构100，其包括：一导电基板10，其中，所述导电基板10表面形成有多个排列成预定图案的微结构13，所述微结构13直径范围为2～50纳米。
优选，所述导电基板10表面上包括一层纳米材料涂层15，所述纳米材料涂层15厚度为1～20纳米。
所述导电基板10的材料包括石墨或锂、铝、铜、银、镍、钨、钼等导电金属及其合金，本实施例中所述导电基板10选用石墨为材料。
所述微结构13包括微小突起或微小凹陷，本实施例中所述所述多个微结构13在所述导电基板10表面形成均匀分布的微小突起阵列。
优选，所述微结构13直径范围为10～40纳米。
所述纳米材料涂层15的材料包括碳纳米管(Carbon Nanotube)及纳米级氧化物粉体。
所述纳米级氧化物粉体材料包括氧化铟锡(ITO)、氧化铬(CrOx)、氧化钴(CoOx)、氧化镍(NiOx)、氧化铁(FeOy)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnOx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrOx)等等，其中，x值介于1与2之间，y值介于1与1.5之间。
优选，所述纳米材料涂层15厚度为2～10纳米。
请一并参阅图1至图4，本技术方案的实施例中还提供一种电极结构100的制备方法，其包括：
提供一导电基板10；
在所述导电基板10表面上形成多个排列成预定图案的微结构13，所述微结构13直径范围为2～50纳米。
进一步，在所述导电基板10表面形成一层纳米材料涂层15，所述纳米材料涂层15厚度为1～20纳米。
所述导电基板10的材料包括石墨或锂、铝、铜、银、镍、钨、钼等导电金属及其合金，本实施例中所述导电基板10选用石墨为材料。
在所述导电基板10表面上形成多个排列成预定图案的微结构13的方法包括纳米压印(Nano-imprinting)及热压印(Hot Embossing)。本实施例中采用纳米压印方式，通过压模11在所述导电基板10表面上压印形成与压模型面12形状对应的均匀分布的微结构13阵列。所述微结构13包括微小突起或微小凹陷，本实施例中所述微结构13为微小突起。
所述压模11的制备可包括以下步骤：设计图案，并制备具有该图案的掩模，该图案及图案尺寸与所述导电基板10表面所需形成的微结构13对应；提供一硅基片，在该硅基片上涂覆一光阻层；采用上述掩模覆盖在该硅基片上曝光显影，所述硅基片上即形成预定图案；在所述硅基片上通过电铸镍或磷化镍；用氢氧化钾等碱液溶解去除硅；再用反应性离子蚀刻方法去除残留的光阻层，得到压模型面12与预定图案相对应的压模11。
优选，所述微结构13直径范围为10～40纳米。
在所述导电基板10表面形成一层纳米材料涂层15的方法包括化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition)、溅射法(Sputtering)及蒸镀法(Evaporation)。
所述纳米材料涂层15的材料包括碳纳米管(Carbon Nanotube)及纳米级氧化物粉体。
所述纳米级氧化物粉体包括氧化铟锡(ITO)、氧化铬(CrOx)、氧化钴(CoOx)、氧化镍(NiOx)、氧化铁(FeOy)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnOx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrOx)等等，其中，x值介于1与2之间，y值介于1与1.5之间。
优选，所述纳米材料涂层15厚度为2～10纳米。
当然，本技术方案提供的电极结构不仅可用于电容，也可应用于其它电荷存储装置，如作为锂电池的电极。
与现有技术相比，本技术方案的电极结构表面设有多个排列成预定图案的微结构，其表面的预定图案可根据需要进行设计；所述电极结构表面的微结构直径范围为纳米级，可通过所述微结构尺寸大小调整所述电极结构的表面积，且所述电极结构表面还可涂覆一层纳米材料涂层，进一步增加其表面积，从而使所述电极结构达到所需的高电荷容量。综上所述，本技术方案的电极结构具有电荷容量高，表面形状可预定等优点。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (18)
1.一种电极结构，其包括：
一导电基板；其特征在于，所述导电基板表面形成有多个排列成预定图案的微结构。
2.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述导电基板的材料包括石墨或锂、铝、铜、银、镍、钨、钼及其合金。
3.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述微结构包括微小突起或微小凹陷。
4.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述微结构直径范围为2～50纳米。
5.如权利要求4所述的电极结构，其特征在于，所述微结构直径范围为10～40纳米。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的电极结构，其特征在于，所述导电基板表面进一步包括一层纳米材料涂层。
7.如权利要求6所述的电极结构，其特征在于，所述纳米材料涂层的材料包括碳纳米管及纳米级氧化物粉体。
8.如权利要求7所述的电极结构，其特征在于，所述纳米级氧化物粉体包括氧化铟锡(ITO)、氧化铬(CrOx)、氧化钴(CoOx)、氧化镍(NiOx)、氧化铁(FeOy)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnOx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrOx)，其特征在于，x值介于1与2之间，y值介于1与1.5之间。
9.如权利要求6所述的电极结构，其特征在于，所述纳米材料涂层厚度为1～20纳米。
10.如权利要求9所述的电极结构，其特征在于，所述纳米材料涂层厚度为2～10纳米。
11.一种电极结构的制备方法，其包括：
提供一导电基板；
在所述导电基板表面形成多个排列成预定图案的微结构。
12.如权利要求11所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述导电基板的材料包括石墨或锂、铝、铜、银、镍、钨、钼及其合金。
13.如权利要求11所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述微结构包括微小突起或微小凹陷。
14.如权利要求11所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述多个排列成预定图案的微结构的形成方法包括纳米压印及热压印。
15.如权利要求11至14中任意一项所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述电极结构的制备方法进一步包括在所述导电基板表面形成一层纳米材料涂层。
16.如权利要求15所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述纳米材料涂层的材料包括碳纳米管及纳米级氧化物粉体。
17.如权利要求16所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述纳米级氧化物粉体包括氧化铟锡(ITO)、氧化铬(CrOx)、氧化钴(CoOx)、氧化镍(NiOx)、氧化铁(FeOy)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnOx)、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrOx)，其特征在于，x值介于1与2之间，y值介于1与1.5之间。
18.如权利要求15所述的电极结构的制备方法，其特征在于，所述纳米材料涂层的形成方法包括化学气相沉积法、溅射法及蒸镀法。
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Open date: 20061004 |