[发明专利]一种三明治结构柔性全固态透明超级电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三明治结构柔性全固态透明超级电容器及其制备方法，所述的超级电容器采用柔性透明导电薄膜为电极，离子凝胶为电解质，其中导电薄膜为柔性基底/金属纳米线/导电聚合物；其中柔性基底为PET，金属纳米线为超长的AgNWs，导电聚合物为PEDOT:PSS。通过在PET上旋涂AgNWs分散液和经过掺杂的PEDOT:PSS制备成柔性透明复合电极；然后在两片复合电极上添加电解质，相对压合制备成了三明治结构的透明柔性超级电容器。本发明所制备的柔性全固态透明超级电容器具有良好的透光度、柔韧性和电化学性能，很有潜力应用于橱窗为建筑物供能，也可以用于衣服和手提袋为电子设备充电。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种三明治结构柔性全固态透明超级电 容器及其制备方法。

背景技术

由于化石燃料的减少和气候的变化，人们对可再生和可持续的能源的追求一直很强 烈。来源于风能和太阳能的可再生能源需要经过转换存储起来，超级电容器作为一种电化学储能系统，引起了越来越多的关注和研究。结合比电容和能量密度高、结构简单、 性能稳定、以及使用寿命长等优势，可以满足各种能量存储的需要。存储在电化学电容 器里面的能量包括电容和赝电容。电容(非法拉第)过程是基于电荷在电极和电解质界面 的分离，而赝(法拉第)电容依赖于电极材料的氧化还原反应。

导电聚合物，聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，具有许多优势，包括高的透光率、良好的柔韧性、可调节的电导性和电化学性能等，有很大的潜力 作为柔性透明电极应用于超级电容器、有机电致发光器件(OLED)以及有机太阳能电池 (OPV)等领域。

银纳米线电极展现出优秀的电导性、柔韧性和透光度，可以应用于触摸屏、有机电致发光器件(OLED)以及有机太阳能电池(OPV)。

之前报道过以单独的PEDOT:PSS电极或者银网格/PEDOT:PSS复合电极来制备三明治结构的柔性全固态超级电容器，但是普遍存在操作复杂、成本高以及电容小等问题，我们利用旋涂的银纳米线/PEDOT:PSS复合电极来制备超级电容器，解决了以上问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种三明治结构柔性全固 态透明超级电容器及其制备方法，

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提出了一种三明治结构柔性全固态透明超级电容器，该超级电容器以柔性透 明导电薄膜为电极，离子凝胶为电解质，其中导电薄膜为柔性基底、金属纳米线、导电聚合物组成的柔性透明复合电极，金属纳米线为集流体，导电聚合物为活性材料。所述 的柔性基底是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚氨酯或者聚二甲氧基 硅烷(PDMS)；所述的金属纳米线为银纳米线、铜纳米线或者它们的复合物，长度为 30～500μm，直径为20～300nm；所述的导电聚合物为掺杂的聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯 乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、聚苯胺、聚吡咯或者它们的复合物：通过改变导电薄膜上 导电聚合物以及银纳米线的量，来实现超级电容器比电容的调控。

其中超长的银纳米线具有良好的导电性、柔韧性和透光度，经过掺杂的聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)薄膜具有良好的成膜性、透光度和电化学 性能；通过将银纳米线和聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)进行复 合，银纳米线电极为PEDOT:PSS电极提供更多导电通路，改善PEDOT:PSS的导电性； PEDOT:PSS电极为银纳米线电极增添电化学性能，同时避免银纳米线与空气的接触而 发生氧化；制备的柔性全固态透明超级电容器具有良好的透光度、柔韧性和电化学性能， 很有潜力应用于橱窗为建筑物供能，或者用于衣服和手提袋为电子设备充电。

同时，本发明提供了一种三明治结构的柔性全固态透明超级电容器的制备方法，该 制备方法包括以下步骤：