[发明专利]一种具有柔性应力传感功能的超级电容器的制备方法

说明书

本发明提供一种具有柔性应力传感功能的超级电容器的制备方法，包括以下步骤：S1)、银纳米线的制备；S2)、超级电容器正极材料的制备，S3)、超级电容器负极材料的制备；S4)、水性凝胶电解质以及中间隔膜的制备；本发明通过电沉积的方法沉积不同种类的金属制备电极，方法简单、价格低廉，易操作，可以大规模批量化生产；海绵作为介电层具有明显提高初始电容和应变的作用，从而提高了传感器性能的灵敏度和响应速度，增强了器件稳定性；银纳米线增强了电极的导电性；非对称双电极比容量更高，高倍率性能，长稳定性。外部质硬内部柔软的特性，有利于应变之后恢复到原始状态。具有超级电容性能又兼具柔性应力传感性能，应用更为广泛。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，尤其是一种具有柔性应力传感功能的超级电容器的制备方法。

背景技术

兼具多功能的小型化电子元器件是一个重要发展方向，特别是在柔性穿戴、柔性能源器件等，特定的应用方向对器件的尺寸和重量提出了更高的要求。单一器件只能实现单一功能化运用，无论在器件原材料，构造，应用等都已远远无法满足人们发展需求，相比于常见的传统的电池，柔性的超级电容器具有容量密度大，适温性能好、稳定持久等优势。同时柔性的超级电容器通过探究电极的材料及器件结构的变动，可以用于柔性应力传感方面。兼具柔性应力传感与超级电容的双功能器件是一个新的研究热点。

对于超级电容器，通过器件的原材料组成，和结构构造的变化方面的研究较少，同时常常存在兼容性差，超级电容正负极性能差，无法适应柔性应力变化等，传感器电容值过小，无法明显反馈力与电信号等问题存在。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有柔性应力传感功能的超级电容器的制备方法。

本发明的技术方案为：一种具有柔性应力传感功能的超级电容器的制备方法，包括以下步骤：

S1)、银纳米线的制备

S101)、在室温下，将葡萄糖、硝酸银、硫酸铁分别用去离子水溶解，然后将三种反应物混合在一起，并通过磁力搅拌得到亮黄色的溶液；

S102)、将一定量的聚乙烯吡咯烷酮PVP加入到步骤S101)中的亮黄色的溶液中，磁力搅拌直至充分溶解PVP完毕，再将其转移到的高压反应釜中，在密封状态下以温度为150-200℃加热6-10h，在热水处理后，获得灰绿色沉淀；

S103)、然后用稀硝酸洗涤灰绿色沉淀数次，将银纳米线表面上的氧化层除去，加入乙醇数次离心后除去银纳米线中过量的稀硝酸；

S104)、对步骤103)通过反复过滤后收集得到长的银纳米线。

S2)、超级电容器正极材料的制备

S201)、将步骤S104)中制备的长的银纳米线采用旋涂方法均匀旋涂在干净玻璃表面，然后在200-250℃下进行热熔和桥接；冷却至室温后，均匀涂覆PDMS层，并在温度为80-120℃条件下固化2-3h，制备正极导电衬底；

S202)、将步骤S201)制备的正极导电衬底进行电化学沉积。

S3)、超级电容器负极材料的制备

S301)、将亲水碳布用作负极导电衬底，并对负极导电衬底进行电化学沉积。

S4)、水性凝胶电解质PVA-KOH的制备

S401)、将一定量的聚乙烯醇PVA加入到一定体积的水中，加热到60-80℃搅拌至溶解，然后加入一定量的氢氧化钾，继续搅拌至溶解，制得PVA-KOH凝胶电解质；

S402)、中间隔膜，采用吸水海绵放入水性PVA-KOH凝胶电解质吸水至饱和，制成中间隔膜层。

S5)、将超级电容器正极材料、超级电容器负极材料、以及介电层封装得到超级电容器。