1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义

由于传统能源材料的日益短缺和化石燃料产生的环境污染问题日益严重, 人们对清洁可再生能源的需求不断增大，迫切需要具有高能量和功率密度、长循环寿命的能量储存装置^[1-5]。因此，近年来，科研工作者深入研究了诸如电化学电池，超级电容器和燃料电池等多种储能装置。它们不仅作为手机、数码相机等便携式电子设备的电源，而且在电动助力车以及电动汽车等领域也表现出良好的应用前景^[6-8]。其中，超级电容器具有能量密度高、循环性能好、使用成本低等优点而被广泛关注。超级电容器的电极材料是决定其比容量大小的重要影响因素之一。目前其电极材料分为三类, 即新型碳材料、新型导电聚合物材料和新型金属材料^[4]。金属电极能快速的将电子进行转移并发生可逆的氧化还原反应，实现能量的转化。然而传统的电极是将活性材料与导电剂、粘合剂均匀混合压在二维集流体铜箔表面，粘合剂的使用容易阻碍活性材料在充放电过程中的离子电子传输，影响反应进行的完全性。对于一些高容量的活性材料，在充放电过程中有较大的体积变化，少量的粘合剂不足以支撑造成活性材料粉化、脱落，导致容量下降。因此这种传统二维结构的集流体已经不能满足高容量电极材料的应用要求^[9]。

近年来，三维多孔铜集流体因其能为在其中发生的化学反应和物质传递提供很大的表面积和通道而受到了广泛关注。采用三维多孔铜集流体不仅可以为活性材料提供较大的体积变化缓冲空间，加强集流体和活性材料的结合力，从而增强循环性能，而且可以沉积更多的活性材料，增大容量以及提高充放电速率^[8]。到目前为止，多孔化的方法主要有两种：模板法和脱合金法。模板法是通过将目标金属沉积到多孔模板空隙中，然后通过物理或化学的方法移除模板从而得到结构高度有序的纳米多孔材料。脱合金法是利用不同组分的性质不同而采用化学或电化学方法选择性的溶解掉其中一种（或多种），从而获得纳米多孔金属材料^[10-12]。zhang等人^[13]使用1.8μm聚苯乙烯球体制备自组装蛋白石模板，然后通过电沉积将镍填充于球形空隙之间，去除模板从而得到多孔镍基底。樊小勇等^[14]利用电沉积过程中形成的氢气泡制备了孔径为几十微米的多孔铜，作为sn-co合金电极的集流体。

2. 研究的基本内容与方案

2.基本内容和技术方案

一、钛片基底的前处理

将钛片裁剪成2.5×5（cm）大小，然后先在浓盐酸中浸泡15min，用蒸馏水清洗三次；再用乙醇浸泡15min后，用蒸馏水洗净后放入烘箱干燥。

二、多孔铜集流体的制备

将铜粉和锡粉按摩尔比1：1均匀混合压成铜锡混合金属靶，在epd-450型镀膜机中进行制备cu-sn薄膜。该仪器由不锈钢真空腔、电子束加热蒸发器、13.56mhz射频诱导等离子体（icp）发生器、可加热基片合、真空系统等部分组成。系统的本底真空度为10^-4pa，通过质量流量控制器控制ar的流量为10sccm（标况毫升每分），工作压强为5×10^-2pa。icp发生器位于真空腔的侧壁上，与基片合的距离为30cm，icp束入射角与基片合呈45°角，射频功率控制在300w。电子束蒸发源与基片的距离为30cm，蒸发功率控制在500w。基片温度加热到150℃，薄膜被沉积在抛光的钛片基底上。然后通过酸处理溶解金属sn，形成多孔且连续导通的3d-cu集流体。

3. 研究计划与安排

3.进度安排

1、第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需条件。确定方案，完成开题报告。

2、第3-14周：按研究方案开展实验，并结合实际情况进行优化和改进；

3、第15周：整理实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1] 苏小辉.基于超级电容器用的纳米二氧化锰的制备及性能研究[d].广东工业大学.2015.

[2] 崔德源.二氧化锰电极材料制备与性能研究[d].大连理工大学.2011.