[发明专利]一种以杂多酸复合导电胶为电极的柔性超级电容器

说明书

一种以杂多酸复合导电胶为电极的柔性超级电容器，属于材料技术领域。是将杂多酸和导电组分共同研磨5～15min，然后将芳香型氨基酸加入其中，再研磨5～15min；向研磨后的粉末样品中加入少量的温度为50～75℃的二次蒸馏水，室温静置20～40min，得到灰蓝色的杂多酸复合导电胶。将该杂多酸复合导电胶通过涂覆或加热打印的方式粘接到柔性基底上得到柔性电极涂层，以杂多酸复合导电胶为超级电容器的阳极和阴极，以柔性基底为电极支撑，以含H₂SO₄的聚乙烯醇水凝胶为电解质，组装成可弯折、扭曲、拉伸的柔性超级电容器。所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电循环稳定性，并在弯折、扭曲、拉伸等机械变形条件下具有良好的电容保持率。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种以杂多酸复合导电胶为电极的柔性超级电容器。

背景技术

超级电容器具有能量密度高、功率密度好、充放电速度快、循环寿命长等优点，是一种极具发展前景的电化学储能器件。过去二十多年，相关研究的重点主要集中在改善超级电容器的能量密度，功率密度及循环稳定性等方面。然而，随着便携式、柔性可穿戴电子产品的快速发展和普及，传统超级电容器已无法满足人们多样化的需求。当前，设计、开发具有柔性可变形的超级电容器器件已然成为材料及能源科学领域发展的新趋势(L.Guo,W.B.Ma,Y.Wang,X.Z.Song,J.Ma,X.D.Han,X.Y.Tao,L.T.Guo,H.L.Fan,Z.S.Liu,Y.B.Zhu,X.Y.Wei,J.Alloy.Compd.2020,843,155895.)。

通常来讲，制备柔性超级电容器的核心问题在于柔性电极涂层的优化。目前主流的优化方法包括以下三种：1)层层组装和化学镀液法：首先需对导电金线进行表面硅烷化修饰，并在表面含有氨基或羧基的多壁碳纳米管溶液中浸泡。经反复浸渍和冲洗可在金线上形成多壁碳纳米管膜层。随后将以上含有多壁碳纳米管膜层的金线放置在含氢氧化钠和硫酸钒的溶液中用化学镀液法镀上具有氧化还原活性的氧化钒，最终得到柔性电极。(K.Keum,G.Lee,H.Lee,J.Yun,H.Park,S.Y.Hong,C.Song,J.W.Kim,J.S.Ha,ACS.Appl.Mater.Inter.2018,10,26248.)。2)通过电化学沉积和碳化法来制备柔性电极：通过电化学沉积方法将聚吡咯等导电高分子包覆在由铜基金属有机骨架和磷钼酸组成的纳米晶上，得到了铜基金属有机骨架/磷钼酸/聚吡咯阴极。然后对磷钼酸/铁基金属有机骨架进行碳化、盐酸洗涤，制得了含磷钼酸/铁基金属有机骨架的阳极(Y.Z.Liu,W.Yao,H.M.Gan,C.Y.Sun,Z.M.Su,X.L.Wang,Chem.–Eur.J.2019,25,16617.)。3)将导电金粉蒸镀到柔性可拉伸的基底上，然后将具有电化学活性的组分用胶粘剂粘接固定到导电金电极上制备柔性超级电容器。综上所述，目前制备柔性超级电容器的方法不但存在工艺复杂、耗时、成本高等缺点，而且还存在成品率低等问题。因此，有必要发展简便、有效的柔性电极涂层制备方法，用于制备柔性可弯折、可拉伸的超级电容器。

发明内容

本发明的目的是提供一种以杂多酸复合导电胶为电极的柔性超级电容器。

本发明所述的杂多酸复合导电胶(制备方法类似于中国专利：201811328953.5)是由杂多酸、芳香型氨基酸及导电组分通过固相研磨和水溶液组装两步法形成的一类水性胶。选用的杂多酸包括H₆P₂W₁₈O₆₂、H₄SiW₁₂O₄₀、H₃PW₁₂O₄₀、H₃PMo₁₂O₄₀，选用的芳香型氨基酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-3-(2-萘基)-丙氨酸，选用的导电组分包括银粉和银纳米线。具体制备步骤如下：