柔性超級電容器是超級電容器的一個分類。超級電容器是由電極材料、集流體、隔膜、電解液組成，而柔性超級電容器是由柔性基底、電極材料、gutaidianjiezhizucheng。qizhongdianjicailiaoketongshiqidaochucunnenglianghejiliutidezuoyong，gutaidianjiezhiketongshiqidaodianjiezhihegemodezuoyong。yuchuantongchaojidianrongqixiangbi
，rouxingchaojidianrongqijuyouyixiayoudian：選用性能穩定的電極材料，提高了安全性；超薄的電極材料和精簡的組裝過程
，大大縮減了體積，使整個器件更小型、輕質

；電極材料和電解質材料用量少，降低了生產成本
，且安全環保。

 

 

柔性超級電容器與超級電容器的工作原理相同，可分為雙電層儲能機製、贗電容儲能機製和複合儲能機製：

 

(1) 雙電層儲能機製是利用電極材料與電解質的接觸麵存儲電荷
，形成兩個電荷層，整個過程不發生化學反應，僅是離子的吸脫附。

 

(2) 贗電容儲能機製是利用電極材料中活性物質表麵發生的可逆的氧化還原反應存儲電荷的
，屬於法拉第反應過程。

 

(3) 複合儲能機製指整個反應過程同時出現雙電層儲能機製和贗電容儲能機製。

 

例如：雙電層儲能過程中，僅是電荷的吸脫附，電極材料的循環壽命高
，但是儲存電荷的表麵積有限
，電容值較低；而(er)贗(yan)電(dian)容(rong)儲(chu)能(neng)過(guo)程(cheng)可(ke)獲(huo)得(de)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)容(rong)值(zhi)，但(dan)由(you)於(yu)氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)的(de)不(bu)可(ke)逆(ni)性(xing)，循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)較(jiao)低(di)。兩(liang)種(zhong)機(ji)製(zhi)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)，發(fa)揮(hui)各(ge)自(zi)的(de)優(you)點(dian)
，彌(mi)補(bu)各(ge)自(zi)的(de)不(bu)足(zu)
，將(jiang)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)完(wan)全(quan)發(fa)揮(hui)出(chu)來(lai)。

 

 

（1）基於石墨烯的柔性超級電容器

 

石墨烯是由sp2雜化的碳原子密排成蜂窩狀的二維晶體結構。自問世以來

，由於其具有高比表麵積
、優異的電學性能和穩定的化學性能等特點
，在超級電容器領域備受關注。

 

 

Stoller等以KOH化hua學xue改gai性xing的de石shi墨mo烯xi作zuo為wei電dian極ji材cai料liao
，驗yan證zheng了le石shi墨mo烯xi應ying用yong在zai超chao級ji電dian容rong器qi電dian極ji材cai料liao領ling域yu的de可ke行xing性xing。自zi此ci，關guan於yu石shi墨mo烯xi作zuo為wei超chao級ji電dian容rong器qi的de電dian極ji材cai料liao的de研yan究jiu層ceng出chu不bu窮qiong。如ru圖tu1所示
，石墨烯柔性超級電容器具有不同的組成形式。

 

Chen等(deng)將(jiang)氧(yang)化(hua)石(shi)墨(mo)烯(xi)懸(xuan)濁(zhuo)液(ye)注(zhu)入(ru)玻(bo)璃(li)管(guan)中(zhong)，經(jing)還(hai)原(yuan)後(hou)

，得(de)到(dao)與(yu)玻(bo)璃(li)管(guan)形(xing)狀(zhuang)相(xiang)似(si)的(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)纖(xian)維(wei)。所(suo)製(zhi)得(de)的(de)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)及(ji)柔(rou)韌(ren)性(xing)。

 

Zhao等將吡咯單體加入到氧化石墨烯懸濁液中，經過聚合和還原後，得到具有良好彈性的石墨烯/聚吡咯三維結構。組裝成的柔性超級電容器具有很好的可壓縮性能。

 

El-Kady等利用DVD光驅激光還原氧化石墨烯作為電極材料，製備所得柔性超級電容器的比電容達4 mF/cm2，並且具有優異的變形性能。

 

 

由於平板狀的柔性超級電容器縱向尺寸較小，在變形過程中自身產生的抗力較小，因而更易於變形。Zang等將化學氣相沉積法製備的石墨烯網狀薄膜轉移至幾種不同的柔性基底(聚對苯二甲酸乙二醇酯，PET
；聚二甲基矽氧烷，PDMS
；聚乙烯，PE；磨砂布和濾紙)，並與膠體電解質組裝成具有“三明治”結構的柔性超級電容器。

根據柔性基底性質的不同
，對電容器采取不同的變形性能測試
，如彎曲、拉伸、折紙
、任意變形等(圖2)。測ce試shi結jie果guo發fa現xian，各ge種zhong變bian形xing後hou電dian容rong器qi仍reng可ke保bao持chi穩wen定ding的de電dian容rong性xing能neng，並bing且qie可ke以yi承cheng受shou上shang百bai次ci變bian形xing，具ju有you很hen好hao的de變bian形xing穩wen定ding性xing。在zai實shi際ji情qing況kuang中zhong動dong態tai變bian形xing更geng加jia常chang見jian
，而er柔rou性xing超chao級ji電dian容rong器qi在zai變bian形xing過guo程cheng中zhong仍reng可ke保bao持chi穩wen定ding的de電dian化hua學xue性xing能neng
，即ji具ju有you優you異yi的de動dong態tai變bian形xing性xing能neng。

 

 

如圖3所示，Li等將變形類型擴展到動態拉伸變形，將碳納米管轉移至PDMS基底上
，測試了不同應變頻率(最高頻率為4.46%/s)下的電化學性能的變化。

 

Zang等充分利用石墨烯網狀薄膜可與基底緊密結合的特點，獲得以預拉伸後的褶皺PDMS為基底
、石墨烯網狀薄膜為電極材料的可動態拉伸(彎曲)超級電容器。動態拉伸(彎曲)頻率可高達60%/s。拉伸過程通過CV曲線進行實時檢測，結果表明，動態拉伸(彎曲)過程中未見明顯的性能破壞，具有很好的動態變形性能。

 

（2）基於石墨烯複合材料的柔性超級電容器

 

雖(sui)然(ran)碳(tan)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)雙(shuang)電(dian)層(ceng)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)，但(dan)是(shi)碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)有(you)限(xian)
，儲(chu)存(cun)電(dian)荷(he)的(de)能(neng)力(li)也(ye)有(you)限(xian)。為(wei)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)柔(rou)性(xing)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)儲(chu)能(neng)能(neng)力(li)，引(yin)入(ru)贗(yan)電(dian)容(rong)材(cai)料(liao)，獲(huo)得(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)與(yu)贗(yan)電(dian)容(rong)材(cai)料(liao)的(de)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)。在(zai)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)中(zhong)
，石(shi)墨(mo)烯(xi)既(ji)作(zuo)為(wei)雙(shuang)電(dian)層(ceng)儲(chu)存(cun)能(neng)量(liang)，又(you)作(zuo)為(wei)贗(yan)電(dian)容(rong)材(cai)料(liao)的(de)支(zhi)撐(cheng)骨(gu)架(jia)及(ji)導(dao)電(dian)通(tong)道(dao)。雙(shuang)電(dian)層(ceng)與(yu)贗(yan)電(dian)容(rong)的(de)有(you)機(ji)結(jie)合(he)可(ke)使(shi)兩(liang)種(zhong)儲(chu)能(neng)機(ji)製(zhi)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)，發(fa)揮(hui)最(zui)優(you)的(de)性(xing)能(neng)。

 

高分子導電聚合物是一種製備工藝簡單、性能優越的贗電容材料
，如聚苯胺、聚吡咯等。聚苯胺是一種典型的導電聚合物，具有較高的電導率、獨特的摻雜機製及良好的環境穩定性等特點，且原料易獲得

，成本低。導電物的製備方法簡單，包括原位聚合
、電聚合、溶液法等。

 

Zhang等在氧化石墨烯上原位聚合聚苯胺
，獲得480 F/g的質量比電容。Cong等在一步法製備的還原氧化石墨烯上負載聚苯胺，獲得柔性、輕質、高導電性的複合電極材料

，質量比電容高達763 F/g。Zang等采用電化學聚合的方法在石墨烯網狀薄膜上負載聚苯胺

，將器件的麵積比電容由2 mF/cm2提高到23 mF/cm2，負載後仍然具有良好的柔性變形性能。

 

石(shi)墨(mo)烯(xi)與(yu)導(dao)電(dian)聚(ju)合(he)物(wu)複(fu)合(he)後(hou)，可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)電(dian)容(rong)值(zhi)。另(ling)外(wai)

，聚(ju)合(he)物(wu)可(ke)增(zeng)強(qiang)石(shi)墨(mo)烯(xi)與(yu)基(ji)底(di)之(zhi)間(jian)的(de)結(jie)合(he)力(li)
，也(ye)提(ti)高(gao)了(le)柔(rou)性(xing)變(bian)形(xing)的(de)能(neng)力(li)，在(zai)柔(rou)性(xing)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)領(ling)域(yu)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。

 

 

zongshangsuoshu，youyushimoxijubeidutedejiegouhedianhuaxuexingneng，qiekeyuyandianrongcailiaojinxingfuhe，shiyizhongjuyouqianliderouxingchaojidianrongqidedianjicailiao。rouxingchaojidianrongqizhongdeshimoxikeyishixianduozhongleixingdejingtaibianxinghegaopinlvdedongtaibianxing，erqiebianxingguochengzhongdianhuaxuexingnengbaochiwending，congerhendachengdushangtuidonglerouxingchaojidianrongqilingyudeqianjin。xiangxinsuizheshimoxixingnengdewanshanjipeitaoweijiagongjishudejingjin，shimoxirouxingchaojidianrongqihuixiangyuelaiyueguangkuodeyingyongkongjianfazhan。