王仁文

（湖北省電力裝備有限公司，武漢 430000）

引言

作為一種新興的儲(chǔ)能元件，超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車、新能源電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。在超級(jí)電容器的制備過程中，柔性電極的制備是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中性能較好的導(dǎo)電材料發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1-7]。在新興的導(dǎo)線材料中，銀納米線（AgNWs）具有優(yōu)秀的機(jī)械穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，得到了大力發(fā)展?；诖耍M(jìn)行AgNWs/PEDOT:PSS電極的絲網(wǎng)印刷制備試驗(yàn)，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)方法及步驟

（1）AgNWs網(wǎng)格的絲網(wǎng)印刷制備：為了提高PET基地的表面親和力，對(duì)其進(jìn)行了等離子處理，隨后，引入絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在處理后的PET基地上涂上AgNWs油墨。將溫度調(diào)為120℃，退火15 min，最終處理出導(dǎo)電性。

（2）混合PEDOT:PSS溶液的制備：將2%的曲拉通和6%的乙二醇導(dǎo)入PEDOT:PSS液體中，然后劇烈攪拌使其充分混合。

（3）H3PO4電解質(zhì)的制備：將聚乙烯醇、磷酸和去離子水混合，三者的質(zhì)量比為1∶1∶10，然后將混合后的液體放入烘箱中加熱，溫度設(shè)置為100℃，加熱直至形成凝膠電解質(zhì)。

（4）AgNWs/PEDOT:PSS電容器的制備：首先將混合PEDOT:PSS溶液涂覆在AgNWs網(wǎng)格電極上，然后放置在熱臺(tái)上，將溫度設(shè)置為120℃，退火15 min可以得到AgNWs/PEDOT:PSS復(fù)合電極。將兩片電極重疊后涂上H3PO4電解質(zhì)，最終得到了柔性超級(jí)電容器。

2 結(jié)果及討論

采用等離子照射功率、照射時(shí)間、退火溫度和壓力按壓4種方式來研究該超級(jí)電容器的性能參數(shù)，參數(shù)分別設(shè)置為：等離子照射功率參數(shù)選取160 W、180 W和200 W；等離子照射時(shí)間選取10 min、15 min和20 min；退火溫度選取120℃、140℃和160℃；壓力按壓選取了0 MPa、5 MPa、25 MPa和35 MPa。結(jié)果如圖1所示。

觀察圖1(a)可得，180 W時(shí)電極的性能相對(duì)最佳，方阻為2.01Ω/sq；觀察圖1(b)可得，15 min時(shí)電極的性能相對(duì)最佳，方阻為2.05Ω/sq；觀察圖1(c)可得，160℃時(shí)電極的性能相對(duì)最佳，方阻為1.37Ω/sq；觀察圖1(d)可得，35 MPa時(shí)電極的性能相對(duì)最佳，方阻為1.76Ω/sq。

圖1 結(jié)果圖

為進(jìn)一步測試該電容器的性能，測試了電容器的CV曲線和GCD曲線，曲線如圖2所示。觀察圖2(a)可知，在不同的掃描速率下，曲線仍呈現(xiàn)飽和封閉的形態(tài)，證明了其具有優(yōu)秀的速率響應(yīng)性能；觀察圖2(b)可知，在不同的電流密度下，曲線呈現(xiàn)等腰三角形的形態(tài)，證明了其性能理想。

圖2 結(jié)果圖

對(duì)該超級(jí)電容器的機(jī)械穩(wěn)定性做了進(jìn)一步的測試，測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 結(jié)果圖

觀察圖3(a)可知，該電容器在彎折和非彎折兩張情況下，其CV曲線一致；觀察圖(b)可知，隨著電容器彎折次數(shù)的增加，其電容呈現(xiàn)下降趨勢，在100次彎折后仍能維持初始電容的70%；觀察圖3(c)可知，隨著電容器彎折次數(shù)的增加，其GCD曲線均呈現(xiàn)等腰三角形的形態(tài)，圖3(a)～(c)即可說明電容器良好的機(jī)械穩(wěn)定性。然后將電容器在200 mV/s的速率下進(jìn)行掃描，得到持續(xù)工作5000次后的CV曲線和電容保持率曲線，結(jié)果如圖3(d)和(e)所示?？梢钥闯觯藭r(shí)電容器仍能保持初始電容的75%，這一結(jié)果說明了該電容器具有良好的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

隨著絲網(wǎng)印刷技術(shù)的不斷發(fā)展，將絲網(wǎng)印刷技術(shù)引入超級(jí)電容器的制備過程成為了主流趨勢。因此，本研究設(shè)計(jì)制備了基于AgNWs/PEDOT:PSS電極的新型三明治結(jié)構(gòu)電容器。通過測試證明其具有更加優(yōu)秀的電化學(xué)性能。