一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器制造技术

本实用新型专利技术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)

【技术实现步骤摘要】
一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器
本技术属于超级电容器
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本技术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，本技术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。本技术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，本技术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。本技术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，本技术提供的超级电容器的能量密度高达0.67mWhcm-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为本技术提供的本技术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为本技术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；图3为Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜的SEM图；图4为低倍下FeOOH纳米线阵列透明薄膜的SEM图；图5为低倍下石墨烯包覆Ni(OH)2正极电极的SEM图；图6为高倍下石墨烯包覆FeOOH负极电极的SEM图；图7为纯ITO/PET衬底、Ni(OH)2电极、FeOOH电极和超级电容器光透过率曲线；图8为三电极测试下的FeOOH透明柔性电极的电化学特性；图9为本技术提供的全固态柔性透明超级电容器的电化学性能测试结果。具体实施方式本技术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。如图1所示，图1为本技术提供的本技术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1中，1为Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜、2为FeOOH纳米线阵列透明薄膜、3为第一柔性衬底、4为第二柔性衬底、5为第一石墨烯层、6为第二石墨烯层、7为银浆、8为电解质层。由图1所示，本技术提供的柔性透明全固态超级电容器主要由不同材料制备的两块电极，及中间的全固态电解质构成。其中正负的两块电极以ITO/PET为衬底，以导电银浆作为集流体。具体的，本技术提供的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；所述第一柔性衬底为导电薄膜衬底，优选为ITO衬底，更优选为ITO/PET衬底。所述Ni(OH)2正极电极还包括复合于所述第一柔性衬底的Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜，其中，所述Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜中，所述Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜由垂直排列的Ni(OH)2纳米片单元形成。本技术提供的超级电容器还包括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，其中，所述石墨烯层作为Ni(OH)2纳米片阵列透明薄膜中Ni(OH)2纳米片的三维包覆层，使石墨烯作为包装壳连通电极底部的ITO层，从而建立三维传递离子/电子的途径，提高导电率；并且双电层电容有助于能量储存。并且石墨烯层还可以有效降低所有的氧化还原反应引起的电解质材料剥离和溶解，提高窗口电压，从而提高了功率密度以及能量密度。本技术提供的超级电容器还包括复合于所述第一石墨烯层的电解质层。本技术对所述制备电解质的电解液的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的适用于超级电容器的电解液的种类即可，可以为液态电解液也可以为固态电解液。在本技术中，优选采用KOH的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器，其特征在于，包括：Ni(OH)

【技术特征摘要】
1.一种基于赝电容材料的柔性透明全固态超级电容器，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄煊恺，李瑞坚，李娜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44