TWI497547B - 用於偽電容能量儲存的奈米結構電極 - Google Patents

用於偽電容能量儲存的奈米結構電極 Download PDF

Info

Publication number
TWI497547B
TWI497547B TW100132203A TW100132203A TWI497547B TW I497547 B TWI497547 B TW I497547B TW 100132203 A TW100132203 A TW 100132203A TW 100132203 A TW100132203 A TW 100132203A TW I497547 B TWI497547 B TW I497547B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pseudo
capacitor
nano
cylinders
substrate
Prior art date
Application number
TW100132203A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201243888A (en
Inventor
Richard A Haight
Stephen M Rossnagel
Original Assignee
Ibm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibm filed Critical Ibm
Publication of TW201243888A publication Critical patent/TW201243888A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI497547B publication Critical patent/TWI497547B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

用於偽電容能量儲存的奈米結構電極
本發明係關於能量儲存裝置，尤其係關於包括至少一奈米結構電極，具有大量偽電容材料表面積來儲存偽電容能量的能量儲存裝置，以及該裝置的製造方法。
超級電容器(Ultracapacitors)或電化學雙層電容器(electrochemical double layer capacitor，EDLC)提供市面上運用電容能量儲存方式的裝置之間最高能量密度。雖然這種EDLC的輸出功率要高於電池，不過即使高效能EDLC的能量密度比起高效能電池的能量密度還是低了10~20倍。傳統超級電容器由兩個電極構成，這兩電極由高密度多孔活性碳板製成，提供非常大的表面積，通常每克材料為1000平方米的級數。這些多孔活性碳型電極浸泡在電解液中，施加電壓通過多孔活性碳型電極與電解液時，能量儲存在該碳表面與該電解液之間形成的該雙層內建立之電場中。該多孔活性碳型電極與該電解液之間的該介面並無電荷通過。
如此，EDLC的靜電容量受限於該等活性碳板的表面積。增加此面積不僅困難，所儲存能量的增加幅度也很少。時至今日，此限制將超級電容器的能量密度限制在10Wh/公斤之下，此值已經超過10年沒變了。
增加能量密度的其他方式為通過特定金屬與金屬氧化物表面上的氧化還原(還原/氧化)化學物質來存電荷，此法拉第過程(Faradaic process)牽涉到該金屬氧化物表面與該電解液之間電荷的實際轉移。已儲存電荷的變化隨外部施加電壓的變化而連續改變，就如同傳統電容器一樣。因此，此現象稱為偽靜電容量。偽電容能量儲存就是運用偽靜電容量現象的能量儲存方法。
雖然理論上偽電容量(pseudocapacitance，PC)可儲存的電荷大約是標準EDLC的十倍，不過到目前市面上並無任何接近此能量密度程度的偽電容器。經證實問題在於電極的顯微特性上，電極必須具有較大表面積，以便能夠利用高能量密度的潛在優勢。進一步，也需要適當的PC材料與電解液或離子液。仍舊進一步，高能量密度偽電容器必須由輕量、低成本、無毒性材料製成，方能販售。到目前為止，所有建立PC電極的已知方法都牽涉到將PC材料塗至非活性基板上，這只會增加質量，對於能量儲存並無貢獻，並且會降低所儲存能量密度。
Kim等人提出的美國專利第7,084,002號揭露類似的樣板製作方法，該方法運用金屬濺鍍至陽極化氧化鋁樣板上，以及一種方法，對於讓電極正確運作所需的奈米等級孔洞之超高長寬比無作用，並且由於沉積製程的方向特性以及任何結構底下已沉積材料的陰影效果，所以對於其最高能量儲存無作用。此外，第7,084,002號美國專利需要電化學沉積適當的金屬氧化物，這無法發生於絕緣氧化鋁樣板上。類似地，Kim等人提出的第7,713,660號美國專利描述無法達到內壁厚度控制或陣列固定至導電基板之濕式化學製程。進一步，在此方法之下，毛細管與表面張力效應限制了管直徑尺寸要多出數百奈米。
本發明揭示一種奈米多孔樣板製作基板，也就是陽極氧化鋁(anodically oxidized alumina，AAO)基板，用於形成具有高儲存能量密度的偽電容器。藉由原子層沉積、化學氣相沉積及/或電化學沉積利用一結核層，沿著AAO基板的側壁共形沉積一偽電容材料。在該沉積製程中，可精準控制該等側壁上該偽電容材料的厚度。該AAO經過蝕刻形成該PC材料的一奈米管陣列，其為圓柱形並且內有凹穴、結構堅固。因為當成支架的該AAO基板已移除，只留下該活性PC材料，藉此將單位質量的能量最大化。此外，奈米管可與一基板分離，如此方位隨意的獨立奈米管可沉積在一導電基板上，形成一偽電容器的一電極。
根據本發明的態樣，一能量儲存裝置包括一電極，該電極具有位於一導電基板上的複數個偽電容奈米圓柱體。每一偽電容奈米圓柱體都包括一偽電容材料並且其內具有一凹穴。
根據本發明的其他態樣，一種複數個偽電容奈米圓柱體製造方法包括：在其內具有複數個孔洞的一陽極化氧化鋁基板上沉積一偽電容材料層；露出該陽極化氧化鋁基板的表面；以及移除該陽極化氧化鋁基板。複數個偽電容奈米圓柱體從該偽電容材料層的剩餘部分形成。
如上述，本發明係關於能量儲存裝置，其包括至少一奈米結構電極，具有大量偽電容材料表面積來儲存偽電容能量，以及該裝置的製造方法，底下參考附圖詳細說明。請注意，不同具體實施例內相同的參考編號代表相同的元件。
請參閱圖1，陽極化氧化鋁(AAO)基板表面的由上而下掃描式電子顯微鏡(scanning electron micrograph，SEM)影像圖，顯示直徑~60nm的規則六角形多孔陣列。精通技術人士了解，酸性陽極化溶液在鋁的陽極化塗佈內產生多孔。可利用來陽極化鋁的酸性物質範例包括但不受限於磷酸與硫酸。孔洞尺寸與間距取決於執行的陽極化類型、陽極化溫度以及形成電壓。該等孔洞的直徑可大約10 nm至200 nm，並且內壁厚度(相鄰孔洞之間的距離)可介於10 nm與200 nm之間，不過在合適的陽極化條件之下，可獲得更小與更大的直徑和內壁厚度。孔洞長度要比孔洞直徑還長，可長達直徑的約25,000倍。
請參閱圖2，掃描式電子顯微鏡(SEM)影像圖顯示具有利用原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)所成長TaN層塗佈的AAO基板斷面圖。TaN層避免AAO基板的絕緣材料上電荷累積及/或電弧作用。垂直圓柱形孔洞延伸通過AAO基板的整個剖面，並且長寬比，即是孔洞長度對孔洞直徑的比例，可高達25,000倍或如上述討論。
請參閱圖3和圖4，圖3內以鳥瞰圖以及圖4內以垂直剖面圖，顯示根據本發明第一具體實施例的第一示範結構。圖3的Z平面就是圖4的垂直剖面。
該第一示範結構包括導電基板10與陽極化氧化鋁(AAO)基板20的堆疊。AAO基板20為一張鋁箔，經過陽極氧化處理轉換成氧化鋁層，其中包括垂直孔洞的自組裝化陣列。利用業界內已知的方法，可形成AAO基板20。AAO基板20包括「奈米多孔」21的陣列，也就是具有直徑小於1微米的孔洞。利用改變陽極化參數，就可控制個別奈米多孔21的直徑以及奈米多孔21的陣列間距。
一般而言，每一奈米多孔21的直徑都為10 nm至200 nm，不過根據未來製程最佳化的情況，可實現更小或更大直徑。AAO基板20的厚度至少是奈米多孔21直徑的50倍，並且可高達或超過奈米多孔21直徑的25,000倍。一般而言，AAO基板20的厚度從10微米至5 mm，不過也可為更薄或更厚的厚度。每一奈米多孔21都為圓柱形孔，從AAO基板20的最頂端平坦表面延伸至AAO基板20的最底部表面，接觸導電基板10的平坦最頂端表面。如此AAO基板20之內包括複數個孔，其中有複數個奈米多孔21。該等複數個孔可形成二維週期性陣列，例如六角形陣列。
AAO基板20位於導電基板10之上，該導電基板包括例如元素金屬這類導電材料、至少兩元素金屬的中間金屬合金、金屬導電氧化物、金屬導電氮化物、重度摻雜半導體材料或上述的合金或堆疊。導電基板的材料經過選擇，能夠承受後續去除AAO基板20所實施的蝕刻製程，而不損失結構整體性。AAO基板20的厚度可從50微米至1 mm，不過也可為更薄或更厚的厚度。AAO基板20的最底部表面接觸導電基板10的平坦最頂端表面。雖然AAO基板20與導電基板10在顯微比例之下維持平面介接，不過AAO基板20與導電基板10的組合可依需求以顯微比例彎曲。較佳是導電基板10為薄輕量型基板，以便最大限度提高能量儲存裝置的總質量能量儲存密度。
請參閱圖5，根據本發明第一具體實施例沉積之後，將偽電容材料層30L共形沉積在AAO基板與導電基板的堆疊之上。依照本說明書所使用，「偽電容材料」就是透過其表面上可逆氧化/還原反應來儲存能量之材料。偽電容材料包括某些金屬與某些金屬氧化物。偽電容材料透過可逆氧化/還原反應儲存與釋出能量的現象稱為「偽靜電容量」。偽電容材料可包括但不受限於氧化錳(MnO2 )、氧化釕(RuO2 )、氧化鎳(NiO)以及這些的組合。
一般而言，奈米多孔21極高的長寬比(至少50)必須使用到原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)，以便在AAO基板10內的奈米多孔21的側壁上產生共形的偽電容材料塗佈。AAO基板20當成沉積偽電容材料層30L的樣板。
在原子層沉積當中，以自限反應沉積單層第一材料，其在讓第一反應物流入沉積室內而形成單層第一材料時飽和。去除第一反應物之後，在另一個自限反應內沉積單層第二材料，其在讓第二反應物流入沉積室內而形成單層第二材料時飽和。該第一反應物與該第二反應物以每一回合單層沉積之間的抽唧週期，輪流流入相同沉積室內。在偽電容材料為金屬氧化物形態的情況下，以自限反應沉積金屬前驅物，其在讓含金屬反應物流入沉積室內而形成單層金屬原子時飽和。去除含金屬反應物之後，在自限反應內沉積單層氧，其在讓氧氣流入沉積室內而形成單層氧原子時飽和。然後，將氧從沉積室抽出。流入含金屬反應物、抽出含金屬反應物、流入氧氣以及抽出氧氣的步驟重複循環，沉積金屬氧化物層至展現出偽靜電容量特性，即是「偽電容」金屬氧化物層。偽電容材料層30L沉積在每一奈米多孔21底部上導電基板10的表面上。
該偽電容材料層30L的厚度可精確控制在原子等級精準度之下。進一步，由於ALD製程內反應的自限特性，偽電容材料層30L的厚度在整個偽電容材料層30L上都一致，達到原子等級精準度。偽電容材料層30L的厚度經過選擇，小於奈米多孔21直徑的一半，如此偽電容材料層30L的每一凹陷部分內都存在直徑小於奈米多孔21直徑的凹穴21'。在此步驟中延續偽電容材料層30L的完整度。如此，奈米管的內徑可精確控制至並且低於1奈米，經證實可大幅增加靜電容量。例如請參閱J. Chmiola、G. Yushin、Y. Gogotsi、C. Portet、P. Simon和P. L. Taberna於Science 313,1760(2006)內發表的「Anomalous increase in carbon capacitance at pore sizes less than 1 nanometer」。
一般來說，需要原子層沉積來達到所需的高共形度與整體外型控制，以便形成延伸至奈米多孔21底部部分的連續偽電容材料層30L。嘗試運用電鍍會面臨兩個問題，第一問題為AAO基板20無法運來當成電鍍電極，因為AAO基板20為絕緣體。為了利用電鍍，必須先形成導電材料的均勻塗佈，將AAO基板20的露出表面轉換成導體表面。如此，無論如何都需要原子層沉積，形成電鍍用的導電種子層。第二問題為即使已經成功提供導電種子層，不過奈米多孔21的直徑太小並且奈米多孔21的長寬比太高，而無法運用電鍍。因為奈米多孔21的直徑小並且奈米多孔21的長寬比高(至少10，通常大於50)，所以電鍍液與電場無法穿透至奈米多孔21的下半部，因此電鍍並不可行。
化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)為一般氣態製程，其中在高溫表面上前驅物會產生破裂。雖然化學氣相沉積方法原則上可用，但是化學氣相沉積無法提供原子層沉積所擁有的精確厚度控制。目前來說，化學氣相沉積製程無法有效到達已知小直徑奈米多孔21以及高長寬比奈米多孔21的奈米多孔21底部。實際上，原子層沉積是目前唯一能夠形成共形偽電容材料層，接觸奈米多孔21底部部分的方法。使用原子層沉積提供能力塗佈奈米多孔21的側壁，以及在已知奈米多孔21陣列的長度、直徑以及間距之下，形成單一連續偽電容材料層30L。偽電容材料層30L的厚度可為1 nm至75 nm，通常從3 nm至30 nm，不過本發明也可利用較小與較大厚度。
請參閱圖6，利用去除偽電容材料層21的遠端平面部分，露出AAO基板20的頂端表面。偽電容材料層21的遠端部分就是位於AAO基板20最頂端表面上與之上的偽電容材料層21之連續平面部分。偽電容材料層30L的遠端部分可去除，例如利用化學機械平整化或利用非等向性蝕刻，例如反應離子蝕刻。若已運用化學機械平整化，則可利用研磨去除偽電容材料層30L的遠端部分，其中若需要則利用化學研磨液。若運用非等向性蝕刻，則氣態蝕刻物有方向性地，例如沿著垂直方向，撞擊偽電容材料層30L的遠端部分。一般來說，由於凹穴21'的高長寬比，這大於未填滿奈米多孔21的長寬比，所以蝕刻物不會蝕刻與凹穴21'內部導電基板10接觸的偽電容材料層30L之最底部部分(請參閱圖4)。
請參閱圖7和圖8，利用去除AAO基板20，形成複數個偽電容「奈米圓柱體」40。依照本發明所使用，「奈米圓柱體」就是包括外徑不超過1微米的圓柱管之結構。一般而言，奈米圓柱體的外徑從10 nm至200 nm，不過可利用更小或更大外徑(小於1微米)。利用標準濕式蝕刻方法，例如浸泡入鉻酸水溶液內，可蝕刻掉AAO基板內的礬土，即是氧化鋁。結果形成以偽電容奈米圓柱體40陣列排列的複數個偽電容奈米圓柱體40，為結構堅固的偽電容材料奈米管。換言之，在去除AAO基板20之後，由偽電容材料層30L的剩餘部分形成複數個偽電容奈米圓柱體40。AAO基板20在移除之前當成偽電容奈米圓柱體40的二維週期陣列的支架。去除AAO基板20後，只留下導電基板10、偽電容奈米圓柱體40的陣列以及偽電容外壁42的組合。
去除AAO基板20的優點有許多種，首先：去除AAO基板20形成偽電容奈米圓柱體40的二維排列陣列，可利用為具有非常高面積比重的電極部分。「面積比重」就是每單位質量的表面積，例如：偽電容奈米圓柱體40的二維排列陣列可具有高達1016 /m2 的面積密度以及大約500 m2 /g的面積比重。根據偽電容奈米圓柱體40側壁的特定形態，例如若偽電容奈米圓柱體40的表面粗糙或有紋理，則該面積比重可高出二或三倍。
第二：去除AAO基板20後因為減少寄生質量，即對於電荷儲存沒有貢獻的材料總質量，所以減少第一示範結構的總質量。換言之，完全去除對於能量儲存沒有貢獻的所有材料，即AAO基板20內的礬土，則可提高該第一示範結構的能量質量比。該組合(10、40、42)所減少的質量，包括本步驟上第一示範結構的所有剩餘部分，可於後續有利地用於提供輕量化電極，包括導電基板10與偽電容奈米圓柱體40陣列的組合。
第三：去除AAO基板20可將偽電容材料的總表面積加倍，因此將比重靜電容量，即是每單位質量的靜電容量，加倍。因為偽電容奈米圓柱體40圓柱部分的露出外側壁表面加入總表面積，所以增加該組合(10、40、42)的總靜電容量。該組合(10、40、42)當成電極時，該電極的上半部(40、42)透過法拉第製程，即是運用氧化還原的電荷轉移製程，完全最佳化來儲存電荷。在此情況下，導電基板10作為電極的一部分，其上結構固定偽電容奈米圓柱體40的陣列。
如此，該電極可利用位於導電基板10上的複數個偽電容奈米圓柱體40，每一偽電容奈米圓柱體40都包括一偽電容材料並且其內具有一凹穴21'。偽電容奈米圓柱體40並未包覆每一偽電容奈米圓柱體40內的凹穴21'，但是每一偽電容奈米圓柱體40的一個末端都具有一個開口。一個末端上的開口連續連接至每一偽電容奈米圓柱體40內的凹穴21'。
每一偽電容奈米圓柱體40都包括一端蓋部分40E，而不包括該開口相對末端上連續連接至凹穴21'的孔洞。整個偽電容奈米圓柱體40都具有一致(相同)厚度，包括含外側末端表面的端蓋部分40E。每一偽電容奈米圓柱體40的外側末端表面都連續連接至偽電容奈米圓柱體40側壁的整個周邊。進一步，每一偽電容奈米圓柱體40的完整末端表面都接觸並且固定至導電基板10。
複數個偽電容奈米圓柱體40形成為偽電容奈米圓柱體40的陣列，具有與導電基板10的頂端表面垂直之側壁。每一偽電容奈米圓柱體40都不接觸任何其他偽電容奈米圓柱體40，即是不與其他偽電容奈米圓柱體40連接。如此，每一偽電容奈米圓柱體40都與複數個偽電容奈米圓柱體40彼此橫向相隔。
視需要，在複數個偽電容奈米圓柱體40的外側壁及/或內側壁上，可塗抹功能性分子群。該功能性群組包括額外偽電容材料，可增加複數個偽電容奈米圓柱體40的電荷儲存。示範功能性群組包括但不受限於為導電聚合物的聚苯胺。在至少其他原子層沉積製程或運用氣相沉積或濕式化學沉積的製程內，功能性群組的塗佈可生效。在相同製程步驟或不同製程步驟上，可執行該內側壁與該外側壁上的塗佈。例如：可在去除AAO基板20之後，執行內與外側壁的塗佈。另外，去除AAO基板20之前，可先塗佈複數個偽電容奈米圓柱體40的內側壁，並且在去除AAO基板20之後，塗佈奈米圓柱體40的外側壁。業界內已知的塗佈材料與塗佈製程可用來塗佈複數個偽電容奈米圓柱體40的外側壁及/或內側壁。例如：請參閱Stewart,M. P.；Maya,F.；Kosynkin,D. V.；Dirk,S. M.；Stapleton,J. J.；McGuiness,C. L.；Allara,D. L.；Tour,J. M.等人在J. Am. Chem Soc. 2004,126,370-378上發表的「Direct Covalent Grafting of Conjugated Molecules onto Si,GaAs,and Pd Surfaces from Aryldiazonium Salts」。
請參閱圖9，根據本發明第二具體實施例的第二示範結構包括AAO基板20與可拋棄式基板99的堆疊。AAO基板20與第一具體實施例內的相同。拋棄式基板99可包括導電材料、半導體材料、絕緣材料或這些的組合。可拋棄式基板99的材料經過選擇，如此利用後續使用的方法，可輕易從AAO基板20的材料中去除該可拋棄式基板，即是不去除AAO基板20的材料。去除可拋棄式基板99的方法可為機械去除法、化學機械去除法或化學去除法。可拋棄式基板99的厚度可從10微米至500微米，不過也可為更薄或更厚的厚度。
請參閱圖10，偽電容材料層30L沉積在AAO基板20與可拋棄式基板99的堆疊之上。利用與第一具體實施例內相同的方法，即原子層沉積，讓偽電容材料層30L的沉積生效。偽電容材料層30L位於每一凹穴21'底部上的部份接觸可拋棄式基板99的頂端表面。
請參閱圖11和圖12，可拋棄式基板99已去除，並且偽電容材料層30L的底部部分已去除，來形成AAO基板20與偽電容材料層30L的剩餘部分之組合。例如利用機械去除法，像是研磨、化學機械去除法，像是化學機械平坦化、化學去除法，像是濕式蝕刻或乾式蝕刻，或這些的組合，選擇用於AAO基板20與偽電容材料層30L的組合之去除可拋棄式基板99可生效。偽電容材料層30L的最底部表面，等同於圖7內端蓋部分40E的外側末端表面，並且去除拋棄式基板99之後就會露出AAO基板的最底部表面。
接著，運用無選擇性去除法，例如研磨或化學機械平坦化或無選擇性蝕刻製程，去除AAO基板20的最底部部分與偽電容材料層30L對應至圖7內端蓋部分40E的最底部水平部分。一旦去除偽電容材料層30L的最底部水平部分，則每一凹穴21'從AAO基板20與偽電容材料層30L的組合(20、30L)之最頂端表面延伸至該組合(20、30L)的最底部表面，在頂端具有一開口並且在底部具有另一開口。偽電容材料層30L圍繞每一凹穴21'的部分構成原型的偽電容奈米圓柱體40P。因為每一原型偽電容奈米圓柱體40P都透過位於每一相鄰對原型偽電容奈米圓柱體40P之間偽電容材料層30L的上水平部分，連續連接所有其他原型偽電容奈米圓柱體40P，所以整個偽電容材料層30L都連續。
請參閱圖13和圖14，顛倒AAO基板20與偽電容材料層30L的組合(20、30L)。視需要，該組合(20、30L)可放置在導電基板10上，其與第一具體實施例的導電基板10具有相同成分與厚度。若利用導電基板10，在此步驟上偽電容材料層30L可或不可附加至導電基板10。在一個具體實施例內，偽電容材料層30L的底部表面永久固定，例如運用導電黏著材料(未顯示)。在其他具體實施例內，AAO基板20與偽電容材料層30L的組合(20、30L)放置而不固定，或暫時固定至導電基板10，以便後續偽電容材料層30L可分離。
請參閱圖15和圖16，運用與對應至圖7和圖8的第一具體實施例中相同去除製程，將AAO基板20去除。若利用導電基板10，則平板偽電容材料層30L接觸導電基板10的頂端表面。去除AAO基板20之後就會露出原型偽電容奈米圓柱體40P的外側壁，並且複數個原型偽電容奈米圓柱體40P變成複數個偽電容奈米圓柱體40'。所有偽電容奈米圓柱體40'都透過一張平板偽電容材料層30P連接彼此。
偽電容材料層30P的剩餘部分包括複數個偽電容奈米圓柱體40'以及平板偽電容材料層30P，這為整體構造並且具有相同厚度與成分。如此，每一複數個偽電容奈米圓柱體40'都透過每一偽電容奈米圓柱體40'底部末端上的平板偽電容材料層30P彼此相連。平板偽電容材料層30P具有至少與複數個偽電容奈米圓柱體40'之間偽電容奈米圓柱體40'總數一樣多的孔數。複數個偽電容奈米圓柱體40'形成具有與AAO基板20內奈米多孔(本步驟內不再呈現，請參閱圖9)相同二維週期的偽電容奈米圓柱體陣列。若導電基板10存在，則偽電容奈米圓柱體40'的陣列具有垂直側壁，與導電基板10的頂端表面垂直。
每一偽電容奈米圓柱體40'都包括一偽電容材料並且其內具有一凹穴21'。偽電容奈米圓柱體40'並不會包覆每一偽電容奈米圓柱體40'內的凹穴21'。每一位電容奈米圓柱體40'都具有兩末端表面，每一表面都包括一孔洞。每一偽電容奈米圓柱體40'都具有兩個開口，位於偽電容奈米圓柱體40'的末端部分上。尤其是，每一偽電容奈米圓柱體40'在頂端上具有一個開口，即頂端開口，並且在底端上具有另一個開口，即底部開口。每一頂端開口與底部開口都連續連接至凹穴21。該頂端開口連續延伸至四周。若未運用導電基板10或若運用導電基板10時由導電基板10的頂端表面阻擋，則該底部開口也連續延伸至四周。若導電基板10存在，則複數個偽電容奈米圓柱體40'的側壁與導電基板10的頂端表面垂直。
該第二示範結構可用來當成能量儲存裝置的電極。在一個具體實施例內，該電極包括複數個偽電容奈米圓柱體40'、平板偽電容材料層30P以及導電基板10。在另一個具體實施例內，該電極包括複數個偽電容奈米圓柱體40'以及平板偽電容材料層30P，但不包括導電基板10。視需要，運用與第一具體實施例內相同的方法，可塗佈適當的功能群組。
請參閱圖17，利用去除偽電容材料層30L的最頂端平面部分露出AAO基板20的表面，根據本發明第三具體實施例的第三示範結構可衍生自圖11與圖12的第二示範結構。另外，利用先去除偽電容材料層30L的最頂端平面部分，露出AAO基板20的表面，然後去除可拋棄式基板99和偽電容材料層30L的底部，如此該第三示範結構可衍生自圖10的第二示範結構。此時形成AAO基板20和複數個偽電容奈米圓柱體40"的組合(20、40')，每一偽電容奈米圓柱體40"都為圓柱管，外型雷同於環面管，並且具有露出的內垂直側壁、露出的頂端表面，內有孔洞，以及露出的底部表面，內有孔洞。每一偽電容奈米圓柱體40"的外垂直側壁都接觸AAO基板20，在此步驟內該基板將複數個偽電容奈米圓柱體40"固定在定位。在頂端與底部上露出AAO基板10的表面。
請參閱圖19，AAO基板20與複數個偽電容奈米圓柱體40"的組合(20、40')都放置於導電基板10或暫時基板(未顯示)之上，並且運用對應至圖7和圖8的第一具體實施例內相同去除製程，去除AAO基板20。隨著AAO基板20蝕刻去除，所有偽電容奈米圓柱體40"都可彼此分離，並且落在導電基板10之上或暫時基板之上。
隨著偽電容奈米圓柱體40"下降，偽電容奈米圓柱體40"的方位變成「隨機化」，即是方位變成「隨機」。依照本說明書所使用，「隨機」方位或「隨機化」方位表示元件之間未對齊，並且包括含小範圍順序或意外長範圍傾向的排列順序。例如：即使特定方位有較高的發生機率，偽電容奈米圓柱體40"的方位還是認定為「隨機」，例如由於蝕刻製程期間導電基板10或暫時基板傾斜，誘使往最佳方位落下，因為本質上落下製程會在每一偽電容奈米圓柱體40"的最後方位中導入不確定因素。
複數個偽電容奈米圓柱體40"可例如運用薄導電黏貼層，固定至導電基板10。若使用暫時基板，則複數個偽電容奈米圓柱體40"可注入塗上薄導電黏著層的導電基板10之上，如此複數個偽電容奈米圓柱體40"固定至該導電基板。複數個偽電容奈米圓柱體40"的方位在放置於導電基板10上，會由於直接落在導電基板10上，或落在暫時基板上接著注入到導電基板10上而隨機化。
每一偽電容奈米圓柱體40"都包括一偽電容材料並且其內具有一凹穴21'。每一偽電容奈米圓柱體40"都具有兩個開口，位於偽電容奈米圓柱體40'的末端部分上。每一開口都位於偽電容奈米圓柱體40"的末端表面內。每一開口都連續連接至凹穴21'。如此，偽電容奈米圓柱體40"並不會包覆每一偽電容奈米圓柱體40"內的凹穴21'。
該第三示範結構可用來當成能量儲存裝置的電極。在此情況下，該電極為「隨機化奈米圓柱體電極」，其中偽電容奈米圓柱體40"的方位在與導電基板10局部部分平行的二維平面內隨機化。該電極可依需求沿著其內的偽電容奈米圓柱體40"彎曲，視需要，運用與第一和第二具體實施例內相同的方法，可塗佈適當的功能群組。
請參閱圖20，圖解例示運用偽電容奈米圓柱體的示範能量儲存裝置。該示範能量儲存裝置包括運用上述第一、第二和第三示範結構其中之一的第一電極。該示範能量儲存裝置包括不與該第一電極接觸的第二電極。該第二電極包括導電材料，例如多孔活性碳，或非偽電容材料的奈米結構材料。該示範能量儲存裝置另包括一分隔板，其為導通離子但是阻礙電子的薄膜。反覆來說，在通過該第一電極與該第二電極施加的偏壓之下，離子移動通過分隔板。不過，該分隔板避免電子移動通過。在一個具體實施例內，堅固的紙張可用來當成分隔板。堅固的紙張為電子絕緣體，但是飽含電解液時變成離子導通。該第一和第二電極之間可提供電解溶液，如此分隔板可浸泡在電解溶液內。
上述獨特結構與製程可用來提供超級電容器電極，具有目前可達成的二或三倍能量密度，並且在主流應用當中取代鉛酸電池，例如汽車電瓶以及電信業的備份電池。所揭示運用偽電容奈米圓柱體的電極可達到類似能量密度，但是充放電循環次數卻是一般電池的100-1000倍。
雖然已經用特定具體實施例說明本發明，不過從上述當中可證實，精通此技術的人士可瞭解到許多替代、修改或變化。因此，本發明在於涵蓋位於本發明領域與精神以及下列申請專利範圍內之所有這種替代、修改以及改變。
10．．．導電基板
20．．．陽極化氧化鋁基板
21．．．奈米多孔
21'．．．凹穴
30L．．．偽電容材料層
30P．．．平板偽電容材料層
40．．．偽電容奈米圓柱體
40'．．．偽電容奈米圓柱體
40"．．．偽電容奈米圓柱體
40E．．．端蓋部分
40P．．．原型偽電容奈米圓柱體
42．．．偽電容外壁
99．．．可拋棄式基板
圖1為一陽極化氧化鋁(AAO)基板的由上而下掃描式電子顯微鏡(scanning electron micrograph，SEM)影像圖，該基板透過原子層沉積塗佈TaN，具有直徑30nm的規則六角形多孔陣列。
圖2為掃描式電子顯微鏡(SEM)影像圖，顯示已經透過ALD成長TaN塗佈的AAO基板斷面圖。
圖3為根據本發明的第一具體實施例，AAO基板與導電基板堆疊的鳥瞰圖，其中該AAO基板包括圓柱形孔洞的陣列。
圖4為圖3的AAO基板與導電基板沿著Z平面堆疊之垂直剖面圖。
圖5為根據本發明第一具體實施例，沉積偽電容材料層之後AAO基板與導電基板的堆疊之垂直剖面圖。
圖6為根據本發明第一具體實施例，去除偽電容材料層頂端部分之後AAO基板與導電基板的堆疊之垂直剖面圖。
圖7為根據本發明第一具體實施例，去除AAO基板之後導電基板與偽電容奈米圓柱體陣列之垂直剖面圖。
圖8為圖7的導電基板與偽電容奈米圓柱體陣列之鳥瞰圖。
圖9為根據本發明的第二具體實施例，AAO基板與可拋棄基板的堆疊，其中該AAO基板包括圓柱形孔洞的陣列。
圖10為根據本發明第二具體實施例，沉積偽電容材料層之後AAO基板與可拋棄基板的堆疊之垂直剖面圖。
圖11為根據本發明第二具體實施例，去除可拋棄基板之後AAO基板與偽電容材料層之垂直剖面圖。
圖12為圖11的AAO基板與偽電容材料層之鳥瞰圖。
圖13為根據本發明第二具體實施例，AAO基板與偽電容材料層顛倒並放置在導電基板上之後的垂直剖面圖。在此步驟內，該偽電容材料層可或不可附加至該導電基板。
圖14為圖13的AAO基板、偽電容材料層以及導電基板之鳥瞰圖。
圖15為根據本發明第二具體實施例，去除AAO基板之後導電基板與偽電容奈米圓柱體陣列之垂直剖面圖。
圖16為圖15的導電基板與偽電容奈米圓柱體之鳥瞰圖。所有偽電容奈米圓柱體都透過一張平板偽電容材料層彼此連接。
圖17為根據本發明第三具體實施例，去除圖11的偽電容材料層頂端部分之後偽電容奈米圓柱體與AAO基板之垂直剖面圖。
圖18為圖17的導電基板與偽電容奈米圓柱體陣列之鳥瞰圖。
圖19為利用去除圖18的AAO基板並讓偽電容奈米圓柱體落在導電基板上，所獲得導電基板上偽電容奈米圓柱體隨機堆疊之鳥瞰圖。
圖20為利用偽電容奈米圓柱體的能量儲存裝置之示意圖。
10．．．導電基板
21．．．奈米多孔
40．．．偽電容奈米圓柱體
42．．．偽電容外壁

Claims (6)

  1. 一種包含一電極的能量儲存裝置，該電極包含位於一導電基板上的複數個偽電容奈米圓柱體，其中每一偽電容奈米圓柱體包含一偽電容材料並且其內具有一凹穴；其中該等複數個偽電容奈米圓柱體的側壁與該導電基板的一表面垂直；其中每一該等複數個偽電容奈米圓柱體都透過每一偽電容奈米圓柱體一末端上一平板偽電容材料層彼此連續連接；以及其中該平板偽電容材料層之內含的孔洞數量與該等複數個偽電容奈米圓柱體之間偽電容奈米圓柱體總數一樣。
  2. 如申請專利範圍第1項之能量儲存裝置，其中每一偽電容奈米圓柱體內的該凹穴並未由偽電容奈米圓柱體包覆，或其中每一偽電容奈米圓柱體都在其一末端上具有一開口，其中該開口連續連接至該凹穴。
  3. 如申請專利範圍第1項之能量儲存裝置，其中該等複數個偽電容奈米圓柱體的方位都隨機化，並且其中每一偽電容奈米圓柱體都具有兩開口，位於該偽電容奈米圓柱體的末端部分上。
  4. 如申請專利範圍第1項之能量儲存裝置，其中該偽電容材料係選自於氧化錳、氧化釕、氧化鎳及其任意組合。
  5. 如申請專利範圍第1項之能量儲存裝置，進一步包含：其他電極，其不與該電極接觸並且包括一導電材料；一電解溶液，位於該電極與該其他電極之間；以及一分隔板，其浸泡在該電解溶液內，其中在通過該電極與該其他電極施加偏壓之下，離子移動通過該分隔板，並且該分隔板避免電子移動通過。
  6. 如申請專利範圍第1項之能量儲存裝置，其中該等複數個偽電容奈米圓柱體塗上屬於一偽電容材料的一功能性群組。
TW100132203A 2010-09-07 2011-09-07 用於偽電容能量儲存的奈米結構電極 TWI497547B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/876,441 US8599533B2 (en) 2010-09-07 2010-09-07 Nanostructure electrode for pseudocapacitive energy storage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201243888A TW201243888A (en) 2012-11-01
TWI497547B true TWI497547B (zh) 2015-08-21

Family

ID=45770566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100132203A TWI497547B (zh) 2010-09-07 2011-09-07 用於偽電容能量儲存的奈米結構電極

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8599533B2 (zh)
JP (1) JP5629381B2 (zh)
CN (1) CN103098160B (zh)
DE (1) DE112011102970T5 (zh)
GB (1) GB2497040B (zh)
RU (1) RU2521083C2 (zh)
TW (1) TWI497547B (zh)
WO (1) WO2012033570A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8797715B2 (en) * 2011-03-23 2014-08-05 Empire Technology Development Llc Capacitor with parallel nanotubes
RU2578676C2 (ru) * 2011-09-30 2016-03-27 Интел Корпорейшн Способ повышения удельной энергии и достижимой выходной мощности устройства накопления энергии
US9396883B2 (en) * 2013-04-26 2016-07-19 Intel Corporation Faradaic energy storage device structures and associated techniques and configurations
CA2851434A1 (en) 2013-05-03 2014-11-03 The Governors Of The University Of Alberta Carbon nanosheets
US10090376B2 (en) * 2013-10-29 2018-10-02 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor device structures, and methods of forming capacitor structures
US9805880B2 (en) 2014-01-23 2017-10-31 Masdar Institute Of Science And Technology Fabrication of enhanced supercapacitors using atomic layer deposition of metal oxide on nanostructures
CN106252071B (zh) * 2016-08-05 2018-04-03 南京理工大学 一种高比容量纳米电介质电容器及其制备方法
CN106449158B (zh) * 2016-09-12 2018-07-17 武汉理工大学 钛基底上镍锰复合氧化物纳米菱柱阵列电极及其制备方法
JP2017130669A (ja) * 2017-02-27 2017-07-27 インテル コーポレイション エネルギー貯蔵デバイスのエネルギー密度及び達成可能な電力出力を増やす方法
RU2678055C2 (ru) * 2017-07-14 2019-01-22 ООО "Нелан-оксид плюс" Способ получения эластичной алюмооксидной наномембраны
CN108133838B (zh) * 2017-12-21 2019-09-17 北京理工大学 一种基于飞秒激光复合阳极氧化制备赝电容电极的方法
EP3570307A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Integrated energy storage component
RU2716700C1 (ru) * 2019-08-28 2020-03-16 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ модификации поверхности фольги для электролитических конденсаторов
CN114744211B (zh) * 2022-05-13 2024-03-29 南京邮电大学 一种超分支氧化的多孔金属负极集流体及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100171081A1 (en) * 2005-01-25 2010-07-08 Naturalnano Research, Inc. Ultracapacitors comprised of mineral microtubules
US20100266897A1 (en) * 2007-12-19 2010-10-21 University Of Maryland, College Park High-Powered Electrochemical Energy Storage Devices and Methods for Their Fabrication

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800616A (en) 1954-04-14 1957-07-23 Gen Electric Low voltage electrolytic capacitor
US3652902A (en) * 1969-06-30 1972-03-28 Ibm Electrochemical double layer capacitor
RU2123738C1 (ru) * 1997-03-21 1998-12-20 Воронежский государственный технический университет Пористое покрытие для модификации поверхности фольги электролитического конденсатора
US6231744B1 (en) 1997-04-24 2001-05-15 Massachusetts Institute Of Technology Process for fabricating an array of nanowires
US6205016B1 (en) 1997-06-04 2001-03-20 Hyperion Catalysis International, Inc. Fibril composite electrode for electrochemical capacitors
US6129901A (en) 1997-11-18 2000-10-10 Martin Moskovits Controlled synthesis and metal-filling of aligned carbon nanotubes
KR100403611B1 (ko) * 2000-06-07 2003-11-01 삼성전자주식회사 금속-절연체-금속 구조의 커패시터 및 그 제조방법
WO2002021617A1 (fr) 2000-09-06 2002-03-14 Hitachi Maxell, Ltd. Materiau d'electrode pour element electrochimique et son procede de production, et element electrochimique
US7056455B2 (en) * 2001-04-06 2006-06-06 Carnegie Mellon University Process for the preparation of nanostructured materials
US7355216B2 (en) * 2002-12-09 2008-04-08 The Regents Of The University Of California Fluidic nanotubes and devices
EP1508907B1 (en) * 2003-08-18 2015-05-06 Greatbatch Ltd. Pad printing method for a capacitor electrode
KR100534845B1 (ko) 2003-12-30 2005-12-08 현대자동차주식회사 나노 크기의 금속산화물 전극의 제조 방법
KR100647333B1 (ko) 2005-08-31 2006-11-23 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법
JP4594987B2 (ja) * 2005-09-22 2010-12-08 本田技研工業株式会社 分極性電極および電気二重層キャパシタ
KR100760530B1 (ko) 2005-10-27 2007-10-04 한국기초과학지원연구원 음극산화알루미늄 템플릿을 이용한 산화망간 나노튜브 또는나노막대의 제조방법
RU2308112C1 (ru) * 2005-12-26 2007-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Восток" Анодная многослойная пленка
GB0607957D0 (en) 2006-04-21 2006-05-31 Imp Innovations Ltd Energy storage device
US7623340B1 (en) 2006-08-07 2009-11-24 Nanotek Instruments, Inc. Nano-scaled graphene plate nanocomposites for supercapacitor electrodes
JP2008192695A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電極体、その製造方法及び電気二重層キャパシタ
US8085522B2 (en) * 2007-06-26 2011-12-27 Headway Technologies, Inc. Capacitor and method of manufacturing the same and capacitor unit
US8389157B2 (en) * 2008-02-22 2013-03-05 Alliance For Sustainable Energy, Llc Oriented nanotube electrodes for lithium ion batteries and supercapacitors
US7995952B2 (en) * 2008-03-05 2011-08-09 Xerox Corporation High performance materials and processes for manufacture of nanostructures for use in electron emitter ion and direct charging devices
CN101625930B (zh) * 2009-06-19 2012-04-11 东南大学 有序纳米管阵列结构电极材料及其制备方法和储能应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100171081A1 (en) * 2005-01-25 2010-07-08 Naturalnano Research, Inc. Ultracapacitors comprised of mineral microtubules
US20100266897A1 (en) * 2007-12-19 2010-10-21 University Of Maryland, College Park High-Powered Electrochemical Energy Storage Devices and Methods for Their Fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
US20120057273A1 (en) 2012-03-08
RU2521083C2 (ru) 2014-06-27
JP2013541836A (ja) 2013-11-14
CN103098160A (zh) 2013-05-08
TW201243888A (en) 2012-11-01
GB2497040B (en) 2014-06-18
RU2012106418A (ru) 2013-10-27
DE112011102970T5 (de) 2013-08-08
GB2497040A (en) 2013-05-29
GB201304363D0 (en) 2013-04-24
JP5629381B2 (ja) 2014-11-19
WO2012033570A1 (en) 2012-03-15
US8599533B2 (en) 2013-12-03
CN103098160B (zh) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI497547B (zh) 用於偽電容能量儲存的奈米結構電極
Yoo et al. 2.5 V compact supercapacitors based on ultrathin carbon nanotube films for AC line filtering
KR101031019B1 (ko) 전이금속산화물 코팅층을 가지는 금속 전극의 제조 방법 및그에 의해 제조된 금속 전극
US9437369B2 (en) Conductive material with charge-storage material in voids
CN107710473B (zh) 制造高纵横比结构的装置和方法
US8675346B2 (en) Mesoporous nanocrystalline film architecture for capacitive storage devices
TWI604481B (zh) 混合式電容器
Klankowski et al. Higher-power supercapacitor electrodes based on mesoporous manganese oxide coating on vertically aligned carbon nanofibers
EP3593371B1 (en) Deposited carbon film on etched silicon for on-chip supercapacitor
US20120236467A1 (en) Ultracapacitor, methods of manufacturing and applications of the same
US8378333B2 (en) Lateral two-terminal nanotube devices and method for their formation
CN112189244B (zh) 集成储能部件
Ghosh et al. Performance dependence of electrochemical capacitor on surface morphology for vertically aligned graphene nanosheets
US9099241B1 (en) Enhanced charge-storage electrochemical double layer capacitors with nanoscale electrolyte confinement tunability, and a method for production thereof to obtain axi-symmetric, high surface area electrode growth
US20210035746A1 (en) Mesoporous nanocrystalline film architecture for capacitive storage devices
JP2019102712A (ja) キャパシタ
EP4229664A1 (en) Direct growth cross-linked carbon nanotubes on microstructured metal substrate for supercapacitor application
Huang et al. Nano-porous Al/Au skeleton to support MnO 2 with enhanced performance and electrodeposition adhesion for flexible supercapacitors
KR101579177B1 (ko) 수퍼캐패시터용 복합 전극 및 이의 제조방법
WO2024072226A1 (en) Fabricating an electrode for a lithium-ion capacitor
TW201414879A (zh) 核－殼結構的製備方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees