近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所微納技術(shù)與器件研究室研究員葉長輝帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在柔性超級電容器研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在英國皇家化學(xué)會《材料化學(xué)》雜志上(J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 20916-20922；J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 617–623)。
隨著柔性可穿戴式及便攜式功能化電子器件的發(fā)展，要求驅(qū)動其工作的供能器件不僅能提供足夠的功率及能量密度，還需具有良好的柔韌性。超級電容器以其較高的功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性以及可實(shí)現(xiàn)快速充放電，是一種非常有應(yīng)用潛力的供能器件，然而其較低的能量密度一直限制著其實(shí)際應(yīng)用。因此，如何進(jìn)一步提高超級電容器的能量密度并使其柔性化，是目前超級電容器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
聚苯胺是一種具有特殊的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，且經(jīng)摻雜后可具有導(dǎo)電性的高分子化合物，其在電子工業(yè)、信息工程、國防工程等的開發(fā)和發(fā)展方面都具有多種用途。通過一系列實(shí)驗(yàn)，該課題組研究人員利用原位電沉積技術(shù)在柔性導(dǎo)電基底上均勻地制備了一層聚苯胺薄膜，并以此作為復(fù)合電極進(jìn)一步制備了柔性超級電容器。這種超級電容器具有51.7 mF cm-2最大面電容，以及5.57 mWh cm-3最大能量密度，其并聯(lián)后可以有效地驅(qū)動LED燈數(shù)分鐘，并且展現(xiàn)出優(yōu)異的柔韌性和循環(huán)穩(wěn)定性（圖1）。
圖1 (a) 超級電容器器件構(gòu)型圖；(b) 器件并聯(lián)后驅(qū)動LED燈光學(xué)照片；(c)器件在彎曲角0o，30o，60o以及90o時光學(xué)照片；(d)器件在不同掃速下的循環(huán)伏安曲線圖；(e)器件在4個彎曲角度下的循環(huán)伏安曲線；(f)器件在不同恒電流下的充放電曲線圖；(g)器件的阻抗譜圖。
