申请/专利权人：广州大学

申请日：2018-02-11

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN108198698B

主分类号：H01G11/30

分类号：H01G11/30;H01G11/86;C23C14/32;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/58

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2018.07.17#实质审查的生效;2018.06.22#公开

摘要：本发明公开一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料，包括基体、沉积于所述基体表面的Cr结合层、沉积于所述Cr结合层表面的MeN过渡层以及沉积于所述MeN过渡层表面的MeXN表面功能层；所述MeN过渡层中Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素；所述MeXN表面功能层中Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素。本发明利用阴极电弧蒸发沉积技术在Cu箔基体的表面沉积过渡金属氮化物涂层电极材料，本发明制备方法的实施成本低，制备所得的涂层电极材料具有高比表面积和高储能容量，还具有优异的导电性、化学稳定性和柔性，适用于制作超级电容器电极材料，扩大了超级电容器的应用范围，降低了超级电容器的制造成本。

主权项：1.一种高容量过渡金属氮化物涂层电极，其特征在于：包括基体、沉积于所述基体表面的Cr结合层、沉积于所述Cr结合层表面的MeN过渡层以及沉积于所述MeN过渡层表面的MeXN表面功能层；所述MeN过渡层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素；所述MeXN表面功能层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素；所述MeXN表面功能层设有经化学刻蚀而成的疏松多孔结构。

全文数据：一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种涂层电极材料，尤其涉及一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料及其制备方法。背景技术[0002]近年来，伴随环境保护压力和新能源汽车产业的加速兴起，全球新能源产业取得了长足发展，新能源产业正在形成从设备制造到能源服务的完整新能源产业链。然而，在新能源产业中的瓶颈因素是对能源（电能）的储存和释放环节，电能快速稳定的储存和释放是新能源能够快速推广和应用的关键。作为对传统电池的改进，超级电容器supercapacitor,ultracapacitor具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，是新能源产业中的关键零部件。但随着新能源产业的快速推进，超级电容器的容量和寿命越来越难以满足要求，成本居高不下也限制了其推广应用。[0003]当前，用来制作超级电容器正电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料及导电聚合物材料。其中，碳材料具有比表面积大、导电率高、电解液浸润性好、电位窗口宽等优点，但是它的能量密度和功率密度低，使得其比电容偏低。金属氧化物材料是典型的赝电容电极材料，但材料价格高，且其在大功率工作环境下的循环稳定性及自身导电性较差，限制了金属氧化物电极材料在超级电容器工业化生产中的应用。导电聚合物材料在充放电过程中通过发生氧化还原反应，并在电极材料膜上迅速产生η或P型掺杂，进而使电极材料上储存高密度电荷，产生较大赝电容实现电能储存。导电聚合物材料制成的超级电容器具有工作时间长、适温范围广、环境友好等特点。然而，导电聚合物本身化学稳定性差，限制了其广泛应用。[0004]因此，亟需开发一种兼具高容量、高循环稳定性、优异导电性、宽化学窗口、可折叠柔性）、低成本、适温范围广、环境友好等特性的新型超级电容器电极材料，以实现超级电容器的规模化生产和广泛应用。发明内容[0005]本发明的目的在于解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料及其制备方法，该过渡金属氮化物涂层电极材料具有表面疏松多孔结构、结合力优良及高储能容量等特点，适用于制作超级电容器电极材料。[0006]为达到其目的，本发明所采用的技术方案为:一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料，包括基体、沉积于所述基体表面的Cr结合层、沉积于所述Cr结合层表面的MeN过渡层以及沉积于所述MeN过渡层表面的MeXN表面功能层;所述MeN过渡层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素;所述MeXN表面功能层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素。[0007]作为本发明的优选方案，所述基体为Cu箱基体，所述MeXN表面功能层设有经化学刻蚀而成的疏松多孔结构。[0008]本发明还提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，包括如下步骤：[0009]1首先在基体的表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层；[0010]2然后在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积MeN过渡层，所述MeN过渡层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素；[0011]3然后在所述MeN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积MeXN表面功能层;所述MeXN表面功能层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素；[0012]4最后用稀释硝酸溶液化学刻蚀所述MeXN表面功能层，使所述MeXN表面功能层具备疏松多孔结构。[0013]所述Cr结合层可缓解基体与涂层之间的热膨胀系数失陪问题，并可增强膜-基结合强度。所述MeN过渡层可为MeXN表面功能层提供支撑，MeN过渡层的金属元素含有多价态离子，可作为氧化还原活性位点物质，且MeN过渡层本身具有优异的导电性、化学稳定性和力学性能，是一种优异的电容器电极材料。[0014]作为本发明的优选方案，所述步骤1的具体操作为:将沉积腔室工作温度加热至350〜400°C，基体加热至400〜450°C，并抽取沉积腔室内气体；当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入气体流量为IOOsccm的Ar气，调节沉积腔室内环境压力至1.0〜2.OPa，将金属Cr革E材电弧电源功率调节至2〜5kW，工作10〜30min;金属Cr革E经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，基体温度为400〜450°C，转动样品台，使基体正对金属Cr革巴，且与金属Cr革E的距离为15〜20cm，调节沉积腔室Ar气压力至0.8〜1.5Pa，采用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层。[0015]作为本发明的优选方案，所述步骤⑴中，阴极电弧蒸发沉积Cr结合层的Cr金属电弧靶功率为1.5〜2.5kW，沉积时间为5〜IOmin，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压。[0016]作为本发明的优选方案，所述步骤（1中，向沉积腔室通入Ar气前，还对沉积腔体进行加热烘烤，以除去沉积腔体内壁吸附的污染物。[0017]作为本发明的优选方案，所述步骤2的具体操作为:在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、基体的温度在400〜450°C，通入他气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为150〜300sCCm，N2分压比为40〜60%，采用阴极电弧蒸发沉积MeN过渡层。[0018]作为本发明的优选方案，所述步骤2中，阴极电弧蒸发沉积MeN过渡层的Me金属电弧靶功率为1.5〜2.5kW，沉积时间为5〜IOmin，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压。[0019]作为本发明的优选方案，所述步骤⑶的具体操作为:在MeN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、基体的温度在400〜450°C，转动样品台，使基体位于金属Me靶与金属X靶的中间位置，且与该两靶的间距均为15〜20cm，通入犯气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为150〜300sccm，N2气分压比为40〜60%，调节沉积腔室压力至0.8〜1.5Pa，同时开启Me电弧靶及X电弧革E，沉积得到MeXN表面功能层。[0020]作为本发明的优选方案，所述步骤⑶中，沉积MeXN表面功能层的Me电弧靶功率为2.0〜2.51^3电弧靶功率为0〜2.01^，沉积时间为10〜301^11，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压，基体转架转速为1〜4rpm。[0021]作为本发明的优选方案，所述MeXN表面功能层中Me、X和N元素的含量分别依次为20〜50at.%、0〜30at.%和45〜55at.%;所述MeXN表面功能层的厚度为50〜lOOOnm。[0022]作为本发明的优选方案，所述步骤4的具体操作为：用0.01〜0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀MeXN表面功能层，时间为5min〜5h，得到表面具有疏松多孔结构、结合力优良且高储能容量的过渡金属氮化物涂层电极材料。[0023]作为本发明的进一步优选方案，所述步骤4的具体操作为：用0.01〜0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀MeXN表面功能层，时间为Ih〜5h，得到表面具有疏松多孔结构、结合力优良且高储能容量的过渡金属氮化物涂层电极材料。[0024]本发明的有益效果为:本发明利用阴极电弧蒸发沉积技术在Cu箱基体的表面沉积过渡金属氮化物涂层电极材料，本发明制备方法的实施成本低，制备所得的涂层电极材料具有高比表面积和高储能容量，还具有优异的导电性、化学稳定性和柔性，适用于制作超级电容器电极材料，扩大了超级电容器的应用范围，降低了超级电容器的制造成本。附图说明[0025]图1为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的结构示意图；[0026]图2为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的XRD图谱；[0027]图3为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的SEM表面、截面形貌图；[0028]图4为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料经0.01m〇lL的稀释硝酸溶液侵蚀后的表面形貌图；[0029]图5为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料经0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀后的表面形貌图；[0030]图6为本发明的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料经0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀后的XRD图谱。具体实施方式[0031]为更清楚地表述本发明的技术方案，下面结合具体实施例进一步说明，但不能用于限制本发明，此仅是本发明的部分实施例而已。本发明以下实施例所用的基体为Cu箱基体。[0032]实施例1[0033]本实施例1提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料，如图1所示，包括Cu箱基体1、沉积于Cu箱基体1表面的Cr结合层2、沉积于Cr结合层2表面的MeN过渡层3以及沉积于MeN过渡层3表面的MeXN表面功能层4。具体的，MeN过渡层3中Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素;MeXN表面功能层4中Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素。MeXN表面功能层4设有经化学刻蚀而成的疏松多孔结构。[0034]实施例2[0035]本实施例2提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，包括如下步骤：[0036]ICu箱基体预处理：[0037]将Cu箱基体进行机械研磨及抛光处理后，用溶剂进行清洗处理:先用异丙醇超声清洗IOmin，再使用浓度为98%的酒精溶液超声清洗IOmin，取出后再用超纯水超声清洗3min;然后进行离子源轰击清洗处理:采用Ar+离子源对Cu箱基体进行清洗5min，离子源轰击清洗处理的环境压力为2.2XlΓ2Pa，Ar气流量为50SCCm，Cu箱基体偏压为-150V;得到预处理后的Cu箱基体。[0038]2在经预处理的Cu箱基体表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，以缓解Cu箱基体与涂层热膨胀系数失陪问题并增强膜-基结合强度：[0039]将沉积腔室工作温度加热至350°C，Cu箱基体加热至400°C，并抽取沉积腔室内气体。长时间加热烘烤沉积腔体，以除去沉积腔体内壁吸附的水汽及氧等污染物。当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入Ar气，设定气体流量为lOOsccm，调节沉积腔室内环境压力至I.OPa，将金属Cr革E材电弧电源功率调节至2kW，工作30min。金属Cr革E经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，Cu箱基体温度为400°C，转动样品台，使Cu箱基体正对金属Cr靶，且与金属Cr靶的距离为15cm，调节沉积腔室Ar气压力至0.8Pa，采用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，Cr金属电弧靶功率为1.5kW，沉积时间为IOmin，沉积过程中Cu箱基体加载-50V的负偏压。[0040]3在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积TiN过渡层，为表面功能层提供支撑：[0041]在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在400°C，通入他气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为15〇SCCm，他分压比为40%，采用阴极电弧蒸发沉积TiN过渡层，Ti金属电弧靶功率为1.5kW，沉积时间为IOmin，沉积过程中Cu箱基体加载-50V的负偏压。[0042]⑷在所述TiN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积TiNiN表面功能层：[0043]在TiN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在400°C，转动样品台，使Cu箱基体位于金属Ti靶与金属Ni靶的中间位置，且与该两靶的间距均为15cm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为150sccm，N2气分压比为40%。调节沉积腔室压力至〇.8Pa，同时开启Ti电弧靶及Ni电弧靶，Ti电弧靶功率为2.5kW、Ni电弧靶功率为OkW，沉积过程中Cu箱基体加载-50V的负偏压，基体转架转速为Irpm，沉积时间为30min，沉积得到TiNiN表面功能层。TiNiN表面功能层中Ti、Ni和N元素的含量分别依次为50at.%、Oat.%和50at.%;所述TiNiN表面功能层的厚度为50nm。[0044]实施例3[0045]本实施例3提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，包括如下步骤：[0046]ICu箱基体预处理：同实施例2。[0047]2在经预处理的Cu箱基体表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，以缓解Cu箱基体与涂层热膨胀系数失陪问题并增强膜-基结合强度：[0048]将沉积腔室工作温度加热至400°C，Cu箱基体加热至450°C，并抽取沉积腔室内气体。长时间加热烘烤沉积腔体，以除去沉积腔体内壁吸附的水汽及氧等污染物。当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入Ar气，设定气体流量为lOOsccm，调节沉积腔室内环境压力至2.OPa，将金属Cr革E材电弧电源功率调节至5kW，工作IOmin。金属Cr革E经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，Cu箱基体温度为450°C，转动样品台，使Cu箱基体正对金属Cr靶，且与金属Cr靶的距离为20cm，调节沉积腔室Ar气压力至1.5Pa，采用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，Cr金属电弧靶功率为2.5kW，沉积时间为5min，沉积过程中Cu箱基体加载-150V的负偏压。[0049]3在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积CrN过渡层，为表面功能层提供支撑：[0050]在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在450°C，通入他气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为30〇SCCm，他分压比为60%，采用阴极电弧蒸发沉积CrN过渡层，Cr金属电弧靶功率为2.5kW，沉积时间为5min，沉积过程中Cu箱基体加载-150V的负偏压。[0051]⑷在所述CrN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积CrCuN表面功能层：[0052]在CrN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在450°C，转动样品台，使Cu箱基体位于金属Cr靶与金属Cu靶的中间位置，且与该两靶的间距均为20cm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为300sccm，N2气分压比为60%。调节沉积腔室压力至1.5Pa，同时开启Cr电弧靶及Cu电弧靶，Cr电弧靶功率为2.OkW、Cu电弧靶功率为2.OkW，沉积过程中Cu箱基体加载-150V的负偏压，基体转架转速为4rpm，沉积时间为IOmin，沉积得到CrCuN表面功能层。CrCuN表面功能层中Cr、Cu和N元素的含量分别依次为20at.%、25at.%和55at.%;所述CrCuN表面功能层的厚度为lOOOnm。[0053]实施例4[0054]本实施例4提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，包括如下步骤：[0055]ICu箱基体预处理：同实施例2。[0056]2在经预处理的Cu箱基体表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，以缓解Cu箱基体与涂层热膨胀系数失陪问题并增强膜-基结合强度：[0057]将沉积腔室工作温度加热至380°C，Cu箱基体加热至420°C，并抽取沉积腔室内气体。长时间加热烘烤沉积腔体，以除去沉积腔体内壁吸附的水汽及氧等污染物。当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入Ar气，设定气体流量为lOOsccm，调节沉积腔室内环境压力至1.5Pa，将金属Cr革E材电弧电源功率调节至3kW，工作20min。金属Cr革E经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，Cu箱基体温度为420°C，转动样品台，使Cu箱基体正对金属Cr靶，且与金属Cr靶的距离为18cm，调节沉积腔室Ar气压力至1.2Pa，采用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，Cr金属电弧靶功率为2.OkW，沉积时间为8min，沉积过程中Cu箱基体加载-100V的负偏压。[0058]3在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积ZrN过渡层，为表面功能层提供支撑：[0059]在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在420°C，通入他气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为23〇SCCm，N：^v压比为50%，采用阴极电弧蒸发沉积ZrN过渡层，Zr金属电弧靶功率为2.OkW，沉积时间为8min，沉积过程中Cu箱基体加载-100V的负偏压。[0060]⑷在所述ZrN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积ZrAgN表面功能层：[0061]在ZrN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在420°C，转动样品台，使Cu箱基体位于金属Zr靶与金属Ag靶的中间位置，且与该两靶的间距均为18cm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为230sccm，N2气分压比为50%。调节沉积腔室压力至1.2Pa，同时开启Zr电弧靶及Ag电弧靶，Zr电弧靶功率为2.2kW、Ag电弧靶功率为I.OkW，沉积过程中Cu箱基体加载-1OOV的负偏压，基体转架转速为2.5rpm，沉积时间为20min，沉积得到ZrAgN表面功能层。ZrAgN表面功能层中Zr、Ag和N元素的含量分别依次为35at.%、13at.%和52at.%;所述ZrAgN表面功能层的厚度为500nm。[0062]实施例5[0063]本实施例5提供一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，包括如下步骤：[0064]ICu箱基体预处理：同实施例2。[0065]2在经预处理的Cu箱基体表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，以缓解Cu箱基体与涂层热膨胀系数失陪问题并增强膜-基结合强度：[0066]将沉积腔室工作温度加热至360°C，Cu箱基体加热至430°C，并抽取沉积腔室内气体。长时间加热烘烤沉积腔体，以除去沉积腔体内壁吸附的水汽及氧等污染物。当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入Ar气，设定气体流量为lOOsccm，调节沉积腔室内环境压力至1.8Pa，将金属Cr革E材电弧电源功率调节至4kW，工作15min。金属Cr革E经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，Cu箱基体温度为430°C，转动样品台，使Cu箱基体正对金属Cr靶，且与金属Cr靶的距离为17cm，调节沉积腔室Ar气压力至1.3Pa，采用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，Cr金属电弧靶功率为2.2kW，沉积时间为7min，沉积过程中Cu箱基体加载-120V的负偏压。[0067]3在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积HfN过渡层，为表面功能层提供支撑：[0068]在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在430°C，通入他气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为20〇SCCm，他分压比为45%，采用阴极电弧蒸发沉积HfN过渡层，Hf金属电弧靶功率为2.2kW，沉积时间为7min，沉积过程中Cu箱基体加载-120V的负偏压。[0069]⑷在所述HfN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积HfNiN表面功能层：[0070]在HfN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、Cu箱基体的温度在430°C，转动样品台，使Cu箱基体位于金属Hf靶与金属Ni靶的中间位置，且与该两靶的间距均为17cm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为200sccm，N2气分压比为45%。调节沉积腔室压力至1.3Pa，同时开启Hf电弧靶及Ni电弧靶，Hf电弧靶功率为2.OkW、Ni电弧靶功率为2.OkW，沉积过程中Cu箱基体加载-120V的负偏压，基体转架转速为3rpm，沉积时间为15min，沉积得到HfNiN表面功能层。HfNiN表面功能层中Hf、Ni和N元素的含量分别依次为25at.%、30at.%和45at.%;所述HfNiN表面功能层的厚度为200nm。[0071]实施例6[0072]1.对本发明的过渡金属氮化物涂层电极材料分别进行XRD及SEM分析，如图2〜图6所示。从图中可看出，本发明的涂层电极材料具有高比表面积。[0073]2.分别用O.OlmolL和0.2m〇lL的稀释硝酸溶液对实施例2〜5制得的过渡金属氮化物涂层电极材料进行化学刻蚀，并检测其容量值。[0074]测结果如表1和表2所示：[0075]表1过渡金属氮化物涂层电极材料经0.01m〇lL的稀释硝酸溶液侵蚀后的容量值[0076][0077]表2过渡金属氮化物涂层电极材料经0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀后的容量值[0078][0079]从表1和表2可看出，实施例2〜5的涂层电极材料经0.OlmoVL或〇.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀后，均能达到较高的储能容量值，进一步说明本发明的过渡金属氮化物涂层电极材料具有高储能容量。[0080]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料，其特征在于:包括基体、沉积于所述基体表面的Cr结合层、沉积于所述Cr结合层表面的MeN过渡层以及沉积于所述MeN过渡层表面的MeXN表面功能层;所述MeN过渡层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素;所述MeXN表面功能层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素。2.如权利要求1所述的高容量过渡金属氮化物涂层电极材料，其特征在于:所述基体为Cu箱基体，所述MeXN表面功能层设有经化学刻蚀而成的疏松多孔结构。3.—种高容量过渡金属氮化物涂层电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1首先在基体的表面用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层；2然后在所述Cr结合层上用阴极电弧蒸发沉积MeN过渡层，所述MeN过渡层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素；3然后在所述MeN过渡层上用阴极电弧蒸发，共沉积MeXN表面功能层;所述MeXN表面功能层的Me为Ti、Cr、Zr和Hf中的至少一种元素，X为Ni、Cu和Ag中的至少一种元素；⑷最后用稀释硝酸溶液化学刻蚀所述MeXN表面功能层，使所述MeXN表面功能层具备疏松多孔结构。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1的具体操作为:将沉积腔室工作温度加热至350〜400°C，基体加热至400〜450°C，并抽取沉积腔室内气体；当沉积腔室真空达到本底真空度1.0XHT3Pa后，通入气体流量为lOOsccm的Ar气，调节沉积腔室内环境压力至1.0〜2.OPa，将金属Cr靶材电弧电源功率调节至2〜5kW，工作10〜30min;金属Cr靶经预蒸发处理后，设定沉积腔体温度为400°C，基体温度为400〜450°C，转动样品台，使基体正对金属Cr革E，且与金属Cr祀的距离为15〜20cm，调节沉积腔室Ar气压力至0.8〜1.5Pa，米用阴极电弧蒸发沉积Cr结合层，Cr金属电弧革E功率为1.5〜2.5kW，沉积时间为5〜IOmin，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1中，向沉积腔室通入Ar气前，还对沉积腔体进行加热烘烤，以除去沉积腔体内壁吸附的污染物。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2的具体操作为:在Cr结合层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、基体的温度在400〜450°C，通入犯气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为150〜300%〇11，犯分压比为40〜60%，采用阴极电弧蒸发沉积MeN过渡层，Me金属电弧靶功率为1.5〜2.5kW，沉积时间为5〜IOmin，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压。7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3的具体操作为:在MeN过渡层沉积完成之后，维持沉积腔体的温度在400°C、基体的温度在400〜450°C，转动样品台，使基体位于金属Me革E与金属X革E的中间位置，且与该两革E的间距均为15〜20cm，通入N2气，调节流量，使得Ar气与N2气的总流量为150〜300sccm，N2气分压比为40〜60%，调节沉积腔室压力至0.8〜1.5Pa，同时开启Me电弧靶及X电弧革E，沉积得到MeXN表面功能层。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，沉积MeXN表面功能层的Me电弧靶功率为2.0〜2.5kW、X电弧靶功率为0〜2.OkW，沉积时间为10〜30min，沉积过程中基体加载-50〜-150V的负偏压，基体转架转速为1〜4rpm。9.如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述MeXN表面功能层中Me、X和N元素的含量分别依次为20〜50at.%、0〜30at.%和45〜55at.%;所述MeXN表面功能层的厚度为50〜lOOOnm。10.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4的具体操作为：用0.01〜0.2molL的稀释硝酸溶液侵蚀MeXN表面功能层，时间为5min〜5h，得到表面具有疏松多孔结构的过渡金属氮化物涂层电极材料。

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