[实用新型]一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器

说明书

技术领域

本实用新型属于超级电容器技术领域，具体涉及一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器及其制备方法。

背景技术

柔性储能系统是新一代柔性电子器件驱动力的关键。随着自供电式透明液晶显示器和智能可穿戴式或可植入设备的发展，透明电子学以其独特的魅力吸引了人们的注意。透明柔性全固态超级电容器的出现可以满足一些电子设备对特殊的功能的需求，特别是能源供应系统在实际应用中的安全性和审美要求。然而，目前透明超级电容器的能量密度和功率密度往往受到限制，一方面电极透明度受活性物质载量的制约，另一方面，目前常用的碳材料理论容量较低。

超级电容器的能量密度是由其容量和工作电压决定的。具有宽工作电压窗口的赝电容储能材料是提高超级电容器能量密度和功率密度的关键。目前，用高理论容量的赝电容材料制备高效透明电极极具挑战性，因为这些电极的成功制备需要同时满足已下三个因素：(1)材料应比较容易地生长在透明衬底上(如ITO和PET)，或者可以独立地生长在衬底上实现透明；(2)活性物质必须具备高效的表面微结构、大面积和良好的导电性，以提高其容量；(3)正、负电极的电势窗口可以最大化，相互补充，从而提高可操作电压。

而目前市场上的超级电容器的电极很难满足上述条件，得到的超级电容器能量密度低和循环性能较差，限制了超级电容器的进一步发展。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器及其制备方法，本实用新型提供的基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器具有较高的能量密度以及良好的循环性能。

本实用新型提供了一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器，包括：

Ni(OH)₂正极电极，所述Ni(OH)₂正极电极包括第一柔性衬底以及复合于所述第一柔性衬底的Ni(OH)₂纳米片阵列透明薄膜；

复合于所述复合于所述Ni(OH)₂纳米片阵列透明薄膜的第一石墨烯层；

复合于所述第一石墨烯层的电解质层；

复合于所述电解质层的第二石墨烯层；

复合于所述第二石墨烯层的FeOOH负极电极，所述FeOOH负极电极包括复合于所述第二石墨烯层的FeOOH纳米线阵列透明薄膜以及复合于所述FeOOH纳米线阵列透明薄膜的第二柔性衬底；

涂覆于所述Ni(OH)₂正极电极与FeOOH负极电极边缘的银浆。

优选的，所述柔性衬底选自ITO衬底。

优选的，所述电解质层选自KOH电解质层。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器，包括：Ni(OH)₂正极电极，所述Ni(OH)₂正极电极包括第一柔性衬底以及复合于所述第一柔性衬底的Ni(OH)₂纳米片阵列透明薄膜；复合于所述复合于所述Ni(OH)₂纳米片阵列透明薄膜的第一石墨烯层；复合于所述第一石墨烯层的电解质层；复合于所述电解质层的第二石墨烯层；复合于所述第二石墨烯层的FeOOH负极电极，所述FeOOH负极电极包括复合于所述第二石墨烯层的FeOOH纳米线阵列透明薄膜以及复合于所述FeOOH纳米线阵列透明薄膜的第二柔性衬底；涂覆于所述Ni(OH)₂正极电极与FeOOH负极电极边缘的银浆。本实用新型提供的超级电容器为非对称的超级电容器，由Ni(OH)₂@rGO和FeOOH@rGO分别作为正负电极组装而成。其中，Ni(OH)₂纳米片阵列透明薄膜以及FeOOH纳米线阵列透明薄膜中非晶态结构的高度不规则，有利于体积的膨胀和收缩，促进离子的渗透和扩散。同时结合石墨烯具有独特的物理化学性质，可以作为FeOOH纳米线以及Ni(OH)₂纳米片的三维包覆层，从而建立三维传递离子/电子的途径，提高超级电容器的能量密度以及循环性能。

结果表明，本实用新型提供的超级电容器的能量密度高达0.67mWh cm^-3，(其工作电压是1.8V)，10000次充放电后的容量保持率为84.6％。

附图说明

图1为本实用新型提供的本实用新型提供的基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器的横截面的结构示意图；

图2为本实用新型提供的基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器的制备流程图；