DOI:10.1016/j.synthmet.2020.116436
将电纺聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)纳米纤维沉积在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上,以制备用于柔性全固态超级电容器(SC)的电极。用于静电纺丝的溶液包含导电聚合物(PEDOT:PSS)、绝缘聚合物(聚环氧乙烷或PEO)、溶剂(二甲基甲酰胺)和表面活性剂(Triton-X)。将纳米纤维浸入乙二醇(EG)中后,它们的电导率大大提高,从而去除了纳米纤维周围过量的PEO,这导致PEDOT:PSS纳米纤维变得更具导电性,从而提高了它们的电化学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到PEO的去除情况,并且通过能量色散X射线光谱学(EDS)证实了PEO的去除。PEDOT:PSS电极用于超级电容器中,与聚乙烯醇/磷酸(PVA/H3PO4)凝胶聚电解质形成全固态SC。通过恒电流充电放电技术(GCD),在5μA/cm2的放电电流下,SC的面积电容达到1.8 mF/cm2,重量电容达到3.6 F/g。通过循环伏安法计算了SC的电容,结果与GCD非常相似。与具有相同凝胶聚电解质的掺杂PEDOT:PSS薄膜相比,使用PEDOT:PSS纳米纤维作为电极显示出更好的性能。该器件在20μA/cm-2下充放电1000次,保持了初始电容的92%,具有很好的稳定性。这些结果为制备用于能量存储装置的可穿戴和3D互连电极提供了可能性,该电极可置于衣服和任何非平面上。
图1.PEDOT:PSS纳米纤维在EG中浸泡前后的光透射光谱。
图2.a)EG浸泡前和b)EG浸泡后沉积在铝箔上的PEDOT:PSS的SEM显微照片。
图3.EG浸泡前后,a)S和b)C的原子百分比。
图4.带有PEDOT:PSS纳米纤维和PVA/H3PO4电解质电极的SC的伏安图,扫描速率为10至100 mV/s。
图5.a)用PEDOT:PSS纳米纤维、EG掺杂PEDOT:PSS薄膜和DMF掺杂PEDOT:PSS薄膜电极制成的SC的伏安图。b)用PEDOT:PSS纳米纤维、EG掺杂PEDOT:PSS膜和DMF掺杂PEDOT:PSS膜电极制成的SC的面电容。
图6.a)PEDOT:PSS纳米纤维SC在5、7、10和15μA/cm2下的GCD曲线。b)用PEDOT:PSS纳米纤维、EG掺杂PEDOT:PSS纳米纤维和DMF掺杂PEDOT:PSS膜电极制成的SC的面电容。
图7.a)PEDOT:PSS纳米纤维SC在第1、200、400、600和1000循环时的GCD曲线。b)纳米纤维SC在第1、200、400、600和1000循环时的实际电容。放电电流为15μA/cm2。