【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电储能器开发，尤其涉及一种pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料、柔性储能电容器及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子技术和人工智能的快速发展，具有可抗压性且电化学性可不因应力应变而受损的柔性储能器件越来越引起人们的关注。虽然目前柔性超级电容器的研究范围很广，但如何在极冷环境下提高超级电容器的电化学性能以及保持足够的柔性仍然是一个挑战。电极的低温不耐受性以及传统水凝胶电解质在零度以下会由于水的结晶而发生冻结，失去弹性，导致离子输运受到限制，这些都导致了超级电容器在低温下电化学性能显著降低。因此，开发耐低温的柔性超级电容器对扩大超级电容器的应用范围具有重要的意义。
2、碳材料由于其高导电性和比表面积大等特点是超级电容器电极材料之一，但由于其能量密度小，限制了其应用。相较于此，pesot:pss(高分子聚合物的水溶液)作为电极制备的超级电容器有着更高的能量密度。除此之外，pedot:pss还具有低温溶液可加工性、柔性，可媲美传统的透明导电材料ito的光电特性等优点，被认为是一种出色的柔性透明电极候选材料。然而，单纯的pedot:pss电极存在容量低，耐低温性能差等问题。pani(聚苯胺)作为一种导电聚合物也是超级电容器常用的电极材料之一，其具有独特的掺杂机理、高比电容以及良好的导电性等优点，是一种典型的赝电容材料。然而，pani因在充放电过程中的体积膨胀问题而严重影响了对应器件的稳定性，为解决这一问题，可将pani与其他电化学活性材料复合，以此来提高超级电容器的稳定性。但是，现有的电极材料制备方
技术实现思路
1、本专利技术的首要目的在于提供一种同时兼具优异的耐低温性、备高导电性、良好的柔韧性和突出的电化学性能的pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料。
2、本专利技术的再一目的在于提供由上述pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料配合电解液组装的柔性储能电容器，旨在解决现有超级电容器在极冷环境下无法应用的问题。
3、本专利技术的再一目的在于提供上述pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料的简单制备方法，旨在解决现有电极材料制备方法往往需要复杂的制备流程，同时需要用到昂贵的大型设备，不利于成本控制的问题。
4、本专利技术是这样实现的，一种pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
5、(1)将pedot:pss与乙二醇混合，依次加入pani粉末、滴加表面活性剂，将得到的混合溶液在室温下搅拌均匀，得到pedot:pss/pani水溶液；
6、(2)将所述pedot:pss/pani水溶液滴涂在玻璃衬底，将滴涂后的玻璃衬底依次在70±1℃下干燥9～11分钟、140±1℃下干燥4～6分钟，得到玻璃衬底上的pedot:pss/pani干膜，将干膜浸入去离子水中充分吸水，得到pedot:pss/pani水凝胶；
7、(3)将所述pedot:pss/pani水凝胶在140±1℃下干燥4～6分钟后浸入去离子水中，得到厚度为500um～1000um的pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料。
8、优选地，在步骤(1)中，所述pedot:pss、乙二醇的质量比为93:7；以所述pedot:pss、乙二醇和曲拉通的体积之和为1ml计，所述pani浓度为10mg/ml。
9、优选地，在步骤(1)中，所述表面活性剂为曲拉通；以所述pedot:pss和乙二醇的质量之和为1g计，所述表面活性剂的质量分数为0.4％～0.5％。
10、优选地，在步骤(1)中，所述搅拌时间为10～12小时；
11、优选地，在步骤(2)中，将滴涂后的玻璃衬底依次在70℃下干燥10分钟、140℃下干燥5分钟；
12、优选地，在步骤(3)中，将所述pedot:pss/pani水凝胶在140℃下干燥5分钟。
13、本专利技术进一步公开了由上述方法制备得到的pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料。
14、本专利技术进一步公开了一种柔性电容器，该电容器由上述pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料配合电解液为负极、以活性炭为正极，并配合电解液组装而成。
15、优选地，所述电解液的配制过程为：将去离子水、乙二醇和h2so4溶液混合，在室温下搅拌6～8小时，得到电解液。
16、优选地，所述乙二醇和离子水的体积比为1:1，以所述乙二醇和离子水的体积之和为1ml计，所述h2so4浓度为100mg/ml。
17、本专利技术克服现有技术的不足，提供一种pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料及其制备方法、由该导电水凝胶薄膜电极材料组装的柔性储能电容器。本专利技术在聚合物pedot：pss中加入pani制备混合溶液，通过滴涂等方式制备耐低温自支撑导电水凝胶薄膜电极材料，其中，加入pani的目的是为了提高电极的导电性和容量，但由于pani为固体粉末，与pedot：pss相结合后，通过简单滴涂、退火和浸泡等方式，可以得到不需要柔性基底的自支撑导电水凝胶薄膜电极材料。该导电水凝胶薄膜电极材料不仅可以在低温下工作，且它工作的电压窗口随着温度的降低而拓宽，将其应用于不同的储能电容器中可以提高该器件在耐低温性能以及其在低温下的能量密度。
18、相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：
19、(1)本专利技术pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料的制备方法简易、所需设备成本低廉，易于产业生产制造。
20、(2)本专利技术pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料具有良好的柔韧性，在-40℃～40℃的较宽温度范围内均表现出优异的电化学性能，尤其是在低温下，其电压窗口明显增大，具有卓越的耐低温性能，且在低温下依然保持出色的可加工性，适用于在极端温度下工作的柔性储能器件。
21、(3)本专利技术pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料组装的电容器在低温下拥有更高的能量密度，同时其在-40℃～40℃的较宽温度范围内倍率性能较好，对动态环境的适应能力强，且在40℃到-40℃温度区间均表现出优异的循环稳定性，在-40℃下循环5000圈其容量保持率依然超过80％，且库伦效率维持在100％左右，能够全天候长期稳定工作。
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1.一种PEDOT:PSS/PANI导电水凝胶薄膜电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述PEDOT:PSS、乙二醇的质量比为93:7；以所述PEDOT:PSS、乙二醇和曲拉通的体积之和为1mL计，所述PANI浓度为10mg/mL。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述表面活性剂为曲拉通；以所述PEDOT:PSS和乙二醇的质量之和为1g计，所述表面活性剂的质量分数为0.4％～0.5％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述搅拌时间为10～12小时；
5.权利要求1～4任一项所述方法制备得到的PEDOT:PSS/PANI导电水凝胶薄膜电极材料。
6.一种柔性储能电容器，其特征在于，该电容器由权利要求5所述的PEDOT:PSS/PANI导电水凝胶薄膜电极材料为负极、以活性炭为正极，并配合电解液组装而成。
7.如权利要求6所述的电容器，其特征在于，所述电解液的配制过程为：将去离子水、
8.如权利要求7所述的电容器，其特征在于，所述乙二醇和离子水的体积比为1:1，以所述乙二醇和离子水的体积之和为1mL计，所述H2SO4浓度为100mg/mL。
...【技术特征摘要】
1.一种pedot:pss/pani导电水凝胶薄膜电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述pedot:pss、乙二醇的质量比为93:7；以所述pedot:pss、乙二醇和曲拉通的体积之和为1ml计，所述pani浓度为10mg/ml。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述表面活性剂为曲拉通；以所述pedot:pss和乙二醇的质量之和为1g计，所述表面活性剂的质量分数为0.4％～0.5％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述搅拌时间为10～12...
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