[发明专利]可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于柔性自支撑超级电容器的制备技术领域，公开了一种可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法及应用，PVA、植酸、三氨基苯硼酸作为掺杂剂和交联剂，通过氧化聚合反应制备了聚苯胺导电聚合物；制备电极；通过硫酸溶于水制备浓度为1mol/L的硫酸电解液；制备可自支撑的柔性导电聚合物超级电容器材料。本发明通过利用超分子掺杂，得到三维交联的导电聚合物微纳米结构，具有良好的电导率和比表面积，具有较好的比容量；通过PVA及三氨基苯硼酸的添加，通过共价键实现了聚苯胺柔性性能的大幅度提升，拥有了柔性和自支撑；通过调节电导率和柔性性能，设计制备不需要集流体，减少了重量，提高了整体器件的能量密度。

技术领域

本发明属于柔性自支撑超级电容器的制备技术领域，尤其涉及一种可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法及应用。

背景技术

随着科技发展，电子技术以日新月异的速度快速发展，电子设备的可穿戴性能，引起了人们的关注。柔性电子设备必须要有足够的储能器件，作为其能量保障。和传统的电容器比起来，超级电容器拥有更大的比容量，它的工作环境适应性强，使用寿命非常长；和蓄电池比起来，超级电容器具有更高的比功率，并且对环境更加友好。电极，是超级电容器中最重要的结构，要求其电化学性能优异、机械性能良好。目前大部分柔性超级电容器的电极材料都需要集流体，这样会降低器件的单位质量的容量。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前大部分柔性超级电容器的电极材料都需要集流体，降低器件的单位质量的容量。

解决以上问题及缺陷的难度为：对于大部分电极材料而言，都存在电导率低或者机械性能差的问题，所以不可避免的都需要集流体，因此想要去除集流体，对活性材料要求很高，既要有良好的电导率还要有较好的机械性能，对材料设计要求十分严苛。

解决以上问题及缺陷的意义为：如果通过合理设计，使得材料同时具备较高的电导率和机械性能，就可以得到自支撑电极，这对提高电容器单位质量容量具有重大意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法，所述可自支撑的柔性聚苯胺超级电容器材料的制备方法包括：

PVA、植酸、三氨基苯硼酸作为掺杂剂和交联剂，其中植酸和三氨基苯硼酸的摩尔比分别为10:1,5:1,3:1，植酸通过氧化聚合反应制备了聚苯胺导电聚合物；

制备电极；

通过硫酸溶于水制备浓度为1mol/L的硫酸电解液；

制备可自支撑的柔性导电聚合物超级电容器材料。

进一步，所述第二步包括：

(1)将聚合物前驱体溶液和过硫酸铵溶液低温下滴加到干净的培养皿中；

其中，聚合物前驱体溶液是由溶解苯胺的植酸溶液与三氨基苯硼酸、PVA水溶液混合得到的；PVA配置为10％wt的水溶液，加入量为2ml、3ml、4ml、5ml。

(2)将培养皿放置到烘箱中；

(3)将培养皿泡去离子水，浸泡去除多余产物，制备成电极。

进一步，所述聚合物前驱体溶液是由溶解苯胺的植酸溶液与三氨基苯硼酸、10％wt的PVA水溶液混合得到。

进一步，所述培养皿放置到35℃烘箱中。

进一步，将培养皿泡30分钟去离子水。

进一步，所述第四步包括：

(1)将经过去离子水浸泡的电极材料从培养皿中刮取出，裁剪成1.5*1.5cm大小；