[发明专利]聚苯胺/植酸导电水凝胶及其制备方法以及柔性超级电容器

说明书

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种聚苯胺/植酸导电水凝胶及其制备方法以及柔性超级电容器。采用电化学聚合方法制备聚苯胺/植酸导电水凝胶，能够有效地避免引发剂的使用，并省去后续的冗繁的清洗过程，极大地节省材料制备成本和时间。该方法能够实现材料的原位生长，而且制备出来的材料的均一性良好，因此器件的可重复性和稳定性良好。该方法能够通过控制聚合时间或反应溶液中各个组分的浓度来调控电化学活性物质的负载量，进一步达到控制柔性超级电容器容量的效果。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种聚苯胺/植酸导电水凝胶及其制备方法以及柔性超级电容器。

背景技术

一些现有技术中，聚苯胺导电水凝胶的制备方法主要是将苯胺单体、骨架材料(聚乙烯醇)、交联剂(植酸、三氨基苯硼酸)等组分按照一定比例混合制备得到水系溶液，然后加入引发剂(过硫酸铵等)引发聚合反应，从而得到导电水凝胶。另有的一些现有技术中，聚苯胺基水凝胶的合成通常采用溶液聚合方法：即将苯胺单体、交联剂以及骨架材料溶于水中形成混合溶液，然后加入过硫酸铵等引发剂引发单体聚合，最终形成水凝胶体系。

但是，这些方法要么需要加入引发剂，要么得到的产物需要放置在大量去离子水中清洗24小时以上，以除去引发剂、副产物及多余离子。操作复杂，效果较差。

柔性超级电容器的器件结构通常为支撑基底层、集流体层、正极层、隔膜+固态电解质(隔膜+液体电解液)层、负极层、集流体层，其经典结构为电极-电解液-电极的三明治结构。

但是现有柔性超级电容器的电极通常含有添加剂，如导电剂炭黑、粘结剂PTFE或者PVDF等，使得柔性超级电容器结构复杂，器件通常厚度较大，很难把器件做得很薄。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种聚苯胺/植酸导电水凝胶的制备方法，提供一种新的制备聚苯胺/植酸导电水凝胶的方法。

本发明的第二目的在于提供一种聚苯胺/植酸导电水凝胶。

本发明的第三目的在于提供一种柔性超级电容器，该电容器不含添加剂，该器件能够在弯曲、折叠等条件下保持性能稳定，可以应用于柔性显示器和可穿戴电子器件。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种聚苯胺/植酸导电水凝胶的制备方法，包括：在柔性基底上制备金属集流体电极；制备苯胺/植酸混合溶液；将金属集流体电极组装成三电极结构，将金属集流体电极浸入苯胺/植酸混合溶液，对金属集流体电极施加电压，在金属集流体电极上沉积聚苯胺/植酸导电水凝胶。

一种聚苯胺/植酸导电水凝胶电极材料，采用上述的聚苯胺/植酸导电水凝胶电极材料的制备方法制备得到。

一种柔性超级电容器，包括基底电极，基底电极上沉积有如上述的聚苯胺/植酸导电水凝胶；以及PVA/H₂SO₄凝胶电解液；PVA/H₂SO₄凝胶电解液浇注在聚苯胺/植酸导电水凝胶电极材料的表面。其中，PVA/H₂SO₄凝胶电解液是将电解质材料、PVA加入到去离子水中，在80-90摄氏度搅拌制得；电解质材料、PVA以及去离子水的质量比为1:1:10。

本发明的有益效果是：