[发明专利]一种导电聚合物柔性全固态超级电容器的制备方法

说明书

本发明公开了一种导电聚合物柔性全固态超级电容器的制备方法，属于柔性全固态超级电容器的制备领域，包括如下步骤：利用超分子掺杂剂、氧化剂对聚吡咯进行微观结构调控，得到具有三维连续微纳米结构的导电聚合物；制备电极；通过PVA‑PVP制备半固体凝胶电解质；制备对称的柔性全固态超级电容器；本发明通过利用超分子掺杂，得到三维连续的导电聚合物纳米线结构，此材料具有良好的电导率和比表面积，具有较好的比容量；另外通过设计三维多孔的PVA凝胶电解质，进一步提高了柔性超级电容器的倍率性能，提高了高倍率下的离子传输能力；利用该设计制备的柔性超级电容器获得了良好的弯曲、扭转性能，以及高倍率性能。

技术领域

本发明属于柔性全固态超级电容器的制备领域，具体涉及一种导电聚合物柔性全固态超级电容器的制备方法。

背景技术

目前为止，可穿戴电子器件、电子皮肤等领域发展迅速，这对柔性储能提出了更高的要求，超级电容器由于其优异的功率密度和稳定性受到了广泛的研究和应用。目前常用的超级电容器的电极材料包括导电聚合物、碳材料和过渡金属氧化物。其中，导电聚合物具有导电性好、易于加工以及具有柔韧性等优点，被认为是柔性超级电容器的首选材料。目前大部分柔性超级电容器的倍率性能较差、能量密度较低。本发明涉及的柔性全固态超级电容器具有高能量密度、高倍率性能，良好的柔性等优点。

为了优化导电聚合物基的柔性超级电容器综合性能，有如下几种有效方法：设计纳米结构电极、利用复合材料电极、设计非对称电极、以及优化电解液。其中，对导电聚合物基电极材料来说，基本设计原理包括以下三个方面：(1)提高结构稳定性，用来缓解循环过程的由于掺杂和去掺杂引起的结构坍塌；(2)提高材料电导率以及比表面积，用来提高电子传递，以及电极与电解液的接触面积，改善能量密度以及倍率性能；(3)设计良好的电解液，因为柔性超级电容器通常使用的是凝胶电解质，这种凝胶状态的电解质离子电导率远低于溶液电解质，大大制约了倍率性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种导电聚合物柔性全固态超级电容器的制备方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种导电聚合物柔性全固态超级电容器的制备方法，采用聚吡咯、碳布，具体包括如下步骤：

步骤1：利用超分子掺杂剂、氧化剂对聚吡咯进行微观结构调控，得到具有三维连续微纳米结构的导电聚合物；

步骤2：制备电极；具体包括如下步骤：

步骤2.1：将碳布在8M的硝酸溶液中进行处理；

步骤2.2：将聚合物前驱体溶液滴加到处理好的碳布上，制备成电极；

其中，聚合物前驱体溶液是由溶解聚吡咯的异丙醇溶液与超分子掺杂剂溶液以及含有三氯化铁的氧化剂溶液降温至2-5℃后混合得到的；

步骤2.3：将得到的电极依次经过乙醇溶液和去离子水浸泡去除多余产物；

步骤3：通过PVA-PVP(Polyvinyl alcohol–Polyvinyl pyrrolidone,聚乙烯醇-聚乙烯吡咯烷酮)制备半固体凝胶电解质；具体包括如下步骤：

步骤3.1：将PVA和PVP以8:2质量比进行混合；

步骤3.2：将混合后的电解质通过GA(Glutaric dialdehyde，戊二醛)进行化学交联；

步骤3.3：将交联后的电解质在35℃下反应6小时后再进行去离子水浸泡，去除PVP，得到多孔PVA；

步骤3.4：将多孔PVA进行冻干处理，得到半固体凝胶电解质；

步骤4：制备对称的柔性全固态超级电容器；具体包括如下步骤：