王仁文

（湖北省电力装备有限公司，武汉 430000）

引言

作为一种新兴的储能元件，超级电容器在电动汽车、新能源电力系统中具有广阔的应用前景。在超级电容器的制备过程中，柔性电极的制备是关键环节，其中性能较好的导电材料发挥着至关重要的作用[1-7]。在新兴的导线材料中，银纳米线（AgNWs）具有优秀的机械稳定性和导电性，得到了大力发展。基于此，进行AgNWs/PEDOT:PSS电极的丝网印刷制备试验，并对其电化学性能进行了研究。

1 试验方法及步骤

（1）AgNWs网格的丝网印刷制备：为了提高PET基地的表面亲和力，对其进行了等离子处理，随后，引入丝网印刷技术，在处理后的PET基地上涂上AgNWs油墨。将温度调为120℃，退火15 min，最终处理出导电性。

（2）混合PEDOT:PSS溶液的制备：将2%的曲拉通和6%的乙二醇导入PEDOT:PSS液体中，然后剧烈搅拌使其充分混合。

（3）H3PO4电解质的制备：将聚乙烯醇、磷酸和去离子水混合，三者的质量比为1∶1∶10，然后将混合后的液体放入烘箱中加热，温度设置为100℃，加热直至形成凝胶电解质。

（4）AgNWs/PEDOT:PSS电容器的制备：首先将混合PEDOT:PSS溶液涂覆在AgNWs网格电极上，然后放置在热台上，将温度设置为120℃，退火15 min可以得到AgNWs/PEDOT:PSS复合电极。将两片电极重叠后涂上H3PO4电解质，最终得到了柔性超级电容器。

2 结果及讨论

采用等离子照射功率、照射时间、退火温度和压力按压4种方式来研究该超级电容器的性能参数，参数分别设置为：等离子照射功率参数选取160 W、180 W和200 W；等离子照射时间选取10 min、15 min和20 min；退火温度选取120℃、140℃和160℃；压力按压选取了0 MPa、5 MPa、25 MPa和35 MPa。结果如图1所示。

观察图1(a)可得，180 W时电极的性能相对最佳，方阻为2.01Ω/sq；观察图1(b)可得，15 min时电极的性能相对最佳，方阻为2.05Ω/sq；观察图1(c)可得，160℃时电极的性能相对最佳，方阻为1.37Ω/sq；观察图1(d)可得，35 MPa时电极的性能相对最佳，方阻为1.76Ω/sq。

图1 结果图

为进一步测试该电容器的性能，测试了电容器的CV曲线和GCD曲线，曲线如图2所示。观察图2(a)可知，在不同的扫描速率下，曲线仍呈现饱和封闭的形态，证明了其具有优秀的速率响应性能；观察图2(b)可知，在不同的电流密度下，曲线呈现等腰三角形的形态，证明了其性能理想。

图2 结果图

对该超级电容器的机械稳定性做了进一步的测试，测试结果如图3所示。

图3 结果图

观察图3(a)可知，该电容器在弯折和非弯折两张情况下，其CV曲线一致；观察图(b)可知，随着电容器弯折次数的增加，其电容呈现下降趋势，在100次弯折后仍能维持初始电容的70%；观察图3(c)可知，随着电容器弯折次数的增加，其GCD曲线均呈现等腰三角形的形态，图3(a)～(c)即可说明电容器良好的机械稳定性。然后将电容器在200 mV/s的速率下进行扫描，得到持续工作5000次后的CV曲线和电容保持率曲线，结果如图3(d)和(e)所示。可以看出，此时电容器仍能保持初始电容的75%，这一结果说明了该电容器具有良好的稳定性。

3 结论

随着丝网印刷技术的不断发展，将丝网印刷技术引入超级电容器的制备过程成为了主流趋势。因此，本研究设计制备了基于AgNWs/PEDOT:PSS电极的新型三明治结构电容器。通过测试证明其具有更加优秀的电化学性能。