[发明专利]一种柔性超级电容器及其制备方法

摘要

一种柔性超级电容器，两个所述集流体覆盖在复合水凝胶薄膜的上下两面，封装层包裹集流体和复合水凝胶薄膜。复合水凝胶薄膜由两个电极和中间电解质集成，上下两面分别为作为电极的导电聚合物层，中间层为作为电解质的水凝胶层。两个集流体层分别覆盖于电极‑电解质复合薄膜的两侧，整体封装于封装层内。该柔性超级电容器的制备方法为首先制备聚乙烯醇水凝胶薄膜，然后制备具有三明治结构的导电聚合物‑聚乙烯醇复合水凝胶薄膜，在导电聚合物‑聚乙烯醇复合水凝胶薄上下面制备集流体，最后封装。

主权项

1.一种柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：1)首先将聚乙烯醇加入稀硫酸水溶液中，聚乙烯醇重量百分为5％‑20％，搅拌下加热至95℃，保持该温度直至溶液变得澄清，得到聚乙烯醇与稀硫酸水溶液的混合溶液；待混合溶液冷却后，加入2mL体积百分比为5％的戊二醛水溶液并搅拌，然后将混合溶液倒入圆形表面皿或倒到一个不锈钢平板上，待混合溶液失去流动性，凝胶化完成，将薄膜揭下，得到水凝胶电解质薄膜；2)将步骤1)制备的水凝胶电解质薄膜置于含有导电聚合物单体、掺杂剂和氧化剂过硫酸铵的溶液中，在‑10℃至25℃的温度下，搅拌反应1‑48小时，得到导电聚合物复合水凝胶薄膜，形成三明治式的电极‑电解质‑电极集成结构；3)在步骤2)制得的复合水凝胶薄膜的上下两面放置柔性集流体，采用聚二甲基硅烷封装，获得柔性超级电容器；所述步骤1)制备的聚乙烯醇与稀硫酸水溶液的混合溶液中，含有0.005‑1molL‑1的导电聚合物单体、0.01‑2molL‑1的掺杂剂和0.005‑1molL‑1的氧化剂；该聚乙烯醇与稀硫酸水溶液的混合溶液中含有0.01‑0.6molL‑1的导电聚合物单体，0.005‑0.4molL‑1的氧化剂；所述步骤2)中的氧化剂为过硫酸铵；所述步骤2)中的反应时间12‑24小时；所述步骤2)中的导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩和乙撑二氧噻吩中的一种或多种；所述导电聚合物单体为苯胺单体；所述步骤2)中的掺杂剂为硫酸、高氯酸、盐酸、对甲苯磺酸和樟脑磺酸中的一种或多种，高氯酸。所述的柔性超级电容器包括复合水凝胶薄膜、集流体和封装层；两个所述集流体覆盖在复合水凝胶薄膜的上下两面，封装层包裹集流体和复合水凝胶薄膜；所述的复合水凝胶薄膜由两个电极和中间电解质集成，复合水凝胶薄膜具备了电极‑电解质‑电极的成分，形成一个具有集成结构的柔性超级电容器；在该复合水凝胶薄膜中，电极层和电解质层呈现电极‑电解质‑电极的三明治结构方式排列，即上下两面分别为作为电极的导电聚合物层，中间层为作为电解质的水凝胶层；所述的电极为导电聚合物，所述的电解质为聚乙烯醇聚合物水凝胶膜；导电聚合物通过原位化学沉积方法沉积于水凝胶薄膜两侧，形成导电聚合物复合水凝胶薄膜。