[发明专利]一种高导电柔性自支撑的全固态超级电容器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高导电柔性自支撑的全固态超级电容器及其制备方法，所述超级电容器通过以下步骤制备得到：(1)将阴离子型表面活性剂溶于去离子水中，再加入氧化剂，加热搅拌，得到混合液A；(2)将EDOT加入混合液A中，加热反应，冷却，洗涤，得到PEDOT纳米线，分散于甲醇中备用；(3)将PEDOT的甲醇分散液抽滤至滤膜上，干燥后得到电极材料；(4)将两片相同的电极材料浸入聚多巴胺/PVA凝胶电解液中，取出面对面放置，中间再涂一层凝胶电解液，干燥，即得到超级电容器。与现有技术相比，本发明制备的PEDOT电极材料具有较高的电导率，组装成的电容器具有优异的电化学性能和柔性，且方法简单，产量高，成本低。

技术领域

本发明涉及超级电容器的制备领域，尤其是涉及一种高导电柔性自支撑的全固态超级电容器及其制备方法。

背景技术

最近几年，诸如电子皮肤、可穿戴的电子器件、智能衣服、植入式医疗器械等一类的柔性可穿戴电子器件越来越受重视。因此，对储能器件的要求更为严苛，它要求储能器件具备优异的柔性、持久耐用以及发生形变但电化学性能保持不变。超级电容器的出现无疑是能源存储领域的一项革命性发展，它兼具了较高的能量密度和功率密度，此外，它还具有优异的循环稳定性和快速的充放电性能。这些优异的性能使之在便携式电子产品、移动通讯和电动汽车等领域中得到广泛的应用。

但是，目前大多数电极材料需要依靠柔性或绝缘的基板，如无尘纸、海绵等来实现其柔性性能，虽然柔性的要求得以保证，质量能量密度和功率密度却同时下降。因此，对柔性自支撑、不需添加任何非活性材料和粘结剂、具有优异的电化学性能的电极材料的研究尤为重要。

此外，相比于传统液态电解液超级电容器，全固态超级电容器由电极、固态电解液等全固态结构构成，具有明显的优势，如更小的重量、更高的柔性和安全性,这是因为全固态超级电容器可有效避免电解液泄露造成的短路，不需要额外的包装材料和复杂的后处理，可更好的与小型传感器和小型电子产品集成。因此，柔性全固态超级电容器已经成为柔性储能器件领域的研究重点，并且具有作为新一代柔性、安全、可穿戴式电子设备储能器件的巨大潜力。

导电高分子如聚苯胺、聚吡咯等由于其优异的赝电容性能以及较好的导电性能，在超级电容器领域受到了广泛的研究。在这些导电聚合物这种之中，PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻酚)因其较高的电导率，较好的环境稳定性和循环稳定性而受到广泛的关注。但由于PEDOT不溶，使其成膜性差，无法单纯的作为柔性电极。而将PEDOT与其他柔性基底相结合制备柔性电极，不仅增加了成本，而且也使工艺变得更加繁琐。通常都用水溶性的PEDOT：PSS为原料，但其价格昂贵(Clevios PH1000,H.C.Starck，约9,000元一升，且只含～1.3wt.％的PEDOT：PSS)，并且PSS(聚苯乙烯磺酸钠)不利于PEDOT的电化学性能。因此，迫切需要发展一种既可以利用PEDOT的优点又成本低廉的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高导电柔性自支撑的全固态超级电容器及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高导电柔性自支撑的全固态超级电容器，所述的超级电容器包括由两片电极材料组成的平面状的对称型结构，以及位于两片电极材料之间的凝胶电解液隔膜，所述的电极材料由PEDOT纳米线薄膜制成。

所述凝胶电解液隔膜由聚多巴胺/PVA(聚乙烯醇)电解液晾干形成，其中，所述聚多巴胺/PVA电解液由聚多巴胺与PVA按质量比1:1在80℃下溶解，再于室温下自然冷却得到。

作为上述优选的技术方案，所述聚多巴胺为聚多巴胺氧化还原介质，其制备方法为：将多巴胺加入硫酸中，通过电化学聚合，得到聚多巴胺氧化还原介质。