柔性透明超级电容器的电极与电解质的制备及性能研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Vercetti
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柔性透明储能器件将传统储能技术赋予了新的功能,带来了携带的便利和感官的新体验,符合柔性电子技术发展的需要,现已成为新能源和柔性电子交叉领域的新兴研究方向。柔性透明超级电容器继承了超级电容器的功率和长循环稳定性的优点,并且易于实现,是目前柔性透明储能器件中的研究热点。但现有的透明电极和透明电解质种类较少,尤其缺少固态的透明电解质,制约了柔性透明超级电容器的发展。为此,本论文将重点发展新型的固态柔性透明电解质,在此基础上,制备与之匹配的柔性透明电极,探讨全固态柔性透明超级电容器的构筑方法,开发出具有优异性能的柔性超级电容器电极与电解质材料。主要研究进展如下:1.利用涂布法制备PVDF/离子液体(IL)复合柔性透明固态电解质薄膜。当离子液体和PVDF的质量比为1:2时的固态电解质薄膜表现出最佳的综合性能,550 nm透光度为73.6%,电荷转移阻抗为229.7Ω。以单壁碳纳米管(SWCNTs)/ITO/PET为透明电极,PVDF/IL为透明固态电解质组装成对称超级电容器。该柔性透明超级电容器的透光度为44.6%,在扫速为50 m V s-1时的面积比电容为15μF cm-2,并且在弯曲180°下可以保持84%的初始电容值,说明其具有优秀的柔韧性和机械稳定性。经过2000次循环,仍然可以保持初始电容值的94.6%,显示出优异的循环稳定性。这些结果表明PVDF/离子液体作为柔性透明固态电解质具有巨大的发展潜力。2.通过喷涂法制备PEDOT:PSS/SWCNT/PET透明柔性电极,然后与PVDF/IL固态电解质一起组装成柔性透明超级电容器。该器件在扫速50 m V s-1时的面积比电容为0.047μF cm-2。如此低的容量是因为离子液体在PEDOT:PSS聚合物薄膜中的低的扩散速率所致。如将PVDF/IL固态电解质替换成PVA/Li Cl凝胶电解质,所制备的柔性透明超级电容器在扫速10m V s-1时的面积比电容为70μF cm-2,并且经过2000次充/放电循环,超级电容器可以保持初始电容值的93.9%,显示出该器件的优异循环稳定性。因此,基于PEDOT:PSS聚合物薄膜的柔性透明电极更适于采用无机盐电解质。
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