CN209149956U

CN209149956U - 一种柔性非对称超级电容器

Info

Publication number: CN209149956U
Application number: CN201822030901.1U
Authority: CN
Inventors: 马骏; 孟祥康; 苏冬云
Original assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute; Nantong Vocational College Science and Technology
Current assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute; Nantong Vocational College Science and Technology
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2028-12-05

Abstract

本实用新型提供了一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层；所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4‑乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层。本实用新型通过正极材料层和负极材料层的匹配，使正电极和负电极进行协同作用，扩大了柔性非对称超级电容器的电位窗口，提高了超级电容器的电化学性能。

Description

一种柔性非对称超级电容器

技术领域

本实用新型涉及超级电容器的技术领域，特别涉及一种柔性非对称超级电容器。

背景技术

超级电容器是一种能够提供比电池更高功率密度的储能元件。正负极都采用同一种电极材料的超级电容器为对称超级电容器，而非对称超级电容器对称超级电容器的改进，非对称超级电容器由两种不同工作电压范围的电极材料分别作为正负两极，从而增大自身的工作电压。

目前，非对称式超级电容器的正极材料通常选用金属氧化物/氢氧化物，负极以碳材料为主，电解液为水洗电解液。以Ac-Ni(OH)₂为正极材料的非对称超级电容器目前已经商品化，能够在电动车动力***中进行应用。上海奥威公司的超级电容器公交车，就是采用Ni-C这种电极结构，其比C-C型超级电容器的能量密度要高了4～5倍。

目前，非对称超级电容器的比电容一般在100F/g以内，能量密度在20Wh kg^-1左右，但是目前非对称超级电容器的种类较少，研究新型的非对称超级电容器，进一步提高非对称超级电容器的电化学性能仍是亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种柔性非对称超级电容器。本实用新型提供的提供的柔性非对称超级电容器能量密度高、功率密度高、循环稳定性好。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层；所述聚苯胺层和碳布直接接触，表层为还原氧化石墨烯层；

所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层；所述聚3,4-乙撑二氧噻吩层和碳布直接接触，表层为还原氧化石墨烯层。

优选的，所述正极材料层中聚苯胺层的层数为8～24层；所述正极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚苯胺层的层数相同。

优选的，所述正极材料层中单层聚苯胺的量为0.5～10mg/cm²。

优选的，所述正极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

优选的，所述负极材料层中聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数独立的为10～30层；所述负极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数相同。

优选的，所述负极材料层中单层聚3,4-乙撑二氧噻吩层的量为0.5～8mg/cm²；

优选的，所述负极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

优选的，所述隔膜为Nafion质子交换膜或聚乙烯醇膜；所述电解液为硫酸溶液。

本实用新型提供了一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层；所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层。本实用新型以交替层叠的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层作为正极材料，以交替层叠的聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层作为负极材料，使正电极和负电极进行协同作用，扩大了柔性非对称超级电容器的电位窗口，提高了超级电容器的电化学性能。实施例结果表明，本实用新型提供的柔性非对称超级电容器的电位窗口为0～1.6V，能量密度能达到36.35Wh kg^-1，对应的功率密度为422.15W kg^-1，并且本实用新型提供的非对称超级电容器具有优异的循环稳定性，5000次循环后，电容保持率仍为101％。

附图说明

图1为本实用新型的柔性非对称超级电容器的结构示意图；

图1中，1-正电极，2-负电极，3-集电极，4-浸有电解液的隔膜；

图2为本实用新型实施例1制备的柔性超级电容器的在不同扫描速度下的循环伏安曲线；

图3为本实用新型实施例1制备的柔性非对称超级电容器在不同电位下的循环伏安曲线；

图4为本实用新型实施例1制备的柔性非对称超级电容器的恒流充放电曲线；

图5为本实用新型实施例1制备的柔性非对称超级电容器的循环性能测试图；

图6为本实用新型实施例1制备的柔性非对称超级电容器在电流密度为1mA/g时的恒流充放电曲线；

图7为本实用新型实施例1制备的柔性非对称超级电容器弯曲角度为0°～180°的条件下的循环伏安图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，结构如图1所示。

在本实用新型中，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层；所述正极材料层中聚苯胺层和还原氧化石墨烯层的层数独立的优选为8～24层，更优选为10～20层，进一步优选为12层；所述正极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚苯胺层的层数相同；和碳布直接接触的为聚苯胺层，表层为还原氧化石墨烯层；在本实用新型的具体实施例中优选按照聚苯胺层/环原氧化石墨烯层/……/聚苯胺层/还原氧化石墨烯层的顺序进行交替层叠设置。在本实用新型中，所述正极材料层中单层聚苯胺的量优选为0.5～10mg/cm²，更优选为1～8mg/cm²；所述正极材料层中单层还原氧化石墨烯的量优选为0.5～2mg/cm²；更优选为1～1.5mg/cm²。

在本实用新型中，所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层；所述负极材料层中聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数独立的优选为10～30层，更优选为15～25层，进一步优选为20层；所述负极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数相同；和碳布直接接触的为聚3,4-乙撑二氧噻吩层，表层为还原氧化石墨烯层；在本实用新型的具体实施例中，优选按照聚3,4-乙撑二氧噻吩层/还原氧化石墨烯层/……/聚3,4-乙撑二氧噻吩层/还原氧化石墨烯层的顺序设置。在本实用新型中，所述负极材料层中单层聚3,4-乙撑二氧噻吩层的量优选为0.5～8mg/cm²，更优选为1～6mg/cm²；所述负极材料层中单层还原氧化石墨烯的量优选为0.5～2mg/cm²；更优选为1～1.5mg/cm²。

本实用新型对所述碳布没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的碳布即可。

本实用新型的正极材料层包括聚苯胺层和还原氧化石墨烯层，二者形成聚苯胺-氧化石墨烯复合层，本实用新型的负极材料层包括聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层，二者形成聚3,4-乙撑二氧噻吩-还原氧化石墨烯复合层，在本实用新型中，聚苯胺的电位窗口为正值，聚3,4-乙撑二氧噻吩的电位窗口为负值，本实用新型通过正极和负极的合理匹配，使正极材料和负极材料进行协同作用，扩大了柔性非对称超级电容器的电位窗口，提高了超级电容器的电化学性能。

在本实用新型中，所述隔膜优选为Nafion质子交换膜或聚乙烯醇膜；所述电解液优选为硫酸溶液；所述集电极优选为铜箔。本实用新型对所述隔膜的厚度、电解液的浓度和集电极的厚度等均没有要求，使用本领域技术人员熟知的隔膜、电解液和集电极即可。

本实用新型对所述非对称柔性超级电容器的制备方法没有特殊限制，使用本领域技术人员熟知的方法进行制备即可。

在本实用新型的具体实施例中，上述方案所述超级电容器的制备方法优选包括以下步骤：

(1)使用循环伏安法依次在碳布表面交替沉积聚苯胺层和还原氧化石墨烯层，得到正电极；

(2)使用循环伏安法依次在碳布表面交替沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层，得到负电极；

(3)将所述集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液进行组装，得到柔性非对称超级电容器；

所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。

本实用新型使用循环伏安法依次在碳布表面交替沉积聚苯胺层和还原氧化石墨烯层，得到正电极。在本实用新型中，所述沉积聚苯胺层优选具体为：将碳布作为工作电极浸泡在沉积液中，使用循环伏安法在碳布表面沉积聚苯胺层。

本实用新型优选使用三电极体系进行循环伏安沉积，所述三电极体系中的参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为碳布。

本实用新型优选在沉积前对碳布进行预处理，所述预处理优选包括以下步骤：将碳布依次在无水乙醇、丙酮和高锰酸钾溶液中浸泡，然后水洗至无色。所述在无水乙醇中浸泡的浸泡时间、在丙酮中的浸泡时间和在高锰酸钾溶液中的浸泡时间独立地优选为20～60min，更优选为30～50min；所述高锰酸钾溶液的质量浓度优选为5％；所述水洗用水优选为蒸馏水；本实用新型对所述水洗没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的水洗方法即可。本实用新型通过对碳布进行预处理去除碳布表面杂质，增加碳布表面的含氧官能团，以提高后续的沉积效果。

碳布预处理完成后，本实用新型将预处理后的碳布置于沉积液进行沉积。在本实用新型中，所述沉积聚苯胺层用沉积液优选为苯胺单体和硫酸的混合溶液；所述沉积液中苯胺单体的浓度优选为0.05～2mol/L，更优选为0.1～1.5mol/L，硫酸的浓度优选为0.05～6mol/L，更优选为1mol/L。

在本实用新型中，所述沉积聚苯胺层的沉积电压优选为-0.4～1.3V，扫描速率优选为0.005～0.2V/s，更优选为0.02V/s，单层的沉积时间优选为5～10min，更优选为8min；单层扫描圈数优选为2～10圈，更优选为4～8圈。

聚苯胺层沉积完成后，本实用新型优选对聚苯胺层进行水洗，去除表面杂质及未沉积的苯胺单体。

水洗完成后，本实用新型将所述沉积有聚苯胺层的碳布作为工作电极，浸泡于沉积液中，使用循环伏安法在聚苯胺层表面沉积还原氧化石墨烯层。在本实用新型中，所述沉积还原氧化石墨烯层用沉积液优选为氧化石墨烯分散液；所述氧化石墨烯分散液的浓度优选为2～4g/L，更优选为3g/L；所述氧化石墨烯分散液的分散溶剂优选为磷酸盐缓冲液。在本实用新型中，所述沉积还原氧化石墨烯层用电极体系优选和上述方案一致，在此不再赘述。

在本实用新型的具体实施例中，所述氧化石墨烯分散液的制备方法优选包括以下步骤：

将NaH₂PO₄溶液和Na₂HPO₄溶液混合，得到磷酸盐缓冲液；

将混磷酸盐缓冲溶液的pH值调节至8，然后将氧化石墨烯加入磷酸盐缓冲液中进行搅拌和超声，得到氧化石墨烯分散液。

在本实用新型中，所述NaH₂PO₄溶液的浓度优选为0.3M；所述Na₂HPO₄溶液的浓度优选为0.2M；所述NaH₂PO₄溶液和Na₂HPO₄溶液的体积比优选为10.6:189.4；所述搅拌的时间优选为30min；所述超声的时间优选为30min；本实用新型优选交替搅拌-超声3次，以使氧化石墨烯分散均匀。

在本实用新型中，所述沉积还原氧化石墨烯层的沉积电压优选为-1.4～0.9V，扫描速率优选为0.005～0.2V/s，更优选为0.05V/s，单层沉积时间优选为5～10min，更优选为8min；单层扫描圈数优选为2～10圈，更优选为4～8圈。在沉积过程中，氧化石墨烯被还原，并沉积在聚苯胺层表面，形成还原氧化石墨烯层。

沉积完成后，本实用新型优选对还原氧化石墨烯层进行水洗，以除去表面杂质和未沉积的氧化石墨烯。

水洗后，本实用新型优选将沉积有还原氧化石墨烯层的碳布作为工作电极，再次进行聚苯胺层的沉积，从而在还原氧化石墨烯层表面形成聚苯胺层，聚苯胺层沉积完成后，再次在聚苯胺层表面沉积还原氧化石墨烯层，依次交替沉积，从而在碳布表面形成正极材料层；每次沉积的条件和上述方案一致，在此不再赘述。交替沉积完毕后，本实用新型优选对沉积后的部件进行洗涤和干燥；所述干燥的温度优选为70℃，干燥的时间优选为6h。

本实用新型使用循环伏安法依次在碳布表面交替沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层，得到负电极。在本实用新型中，所述沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层优选具体为：将碳布作为工作电极浸泡在沉积液中，使用循环伏安法在碳布表面沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层。所述沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层的电极体系优选和上述方案一致，在此不再赘述；本实用新型优选在沉积前对碳布进行预处理；所述预处理的方法和上述方案一致，在此不再赘述。

在本实用新型中，所述沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层用沉积液中包括3,4-乙撑二氧噻吩、阴离子表面活性剂和硫酸；所述沉积液中3,4-乙撑二氧噻吩的浓度优选为4～6mmol/L，更优选为5mmol/L，阴离子表面活性剂的浓度优选为4～6mmol/L，更优选为5mmol/L，硫酸的浓度优选为0.05～6mol/L，更优选为0.1mol/L；所述阴离子表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠。

在本实用新型中，所述沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩层的沉积电压优选为-0.4～1.3V，扫描速率优选为0.005～0.2V/s，更优选为0.02V/s，起始扫描方向优选为阳极；样品间隔优选为0.001V，静止时间优选为2s；单层的沉积时间优选为5～10min，更优选为8min；单层扫描圈数优选为4～20圈，更优选为12～18圈。

聚3,4-乙撑二氧噻吩层沉积完成后，本实用新型优选对聚苯胺层进行水洗，去除表面杂质及未沉积的3,4-乙撑二氧噻吩单体。

水洗完成后，本实用新型将所述沉积有聚3,4-乙撑二氧噻吩层的碳布作为工作电极，浸泡于沉积液中，使用循环伏安法在聚3,4-乙撑二氧噻吩层表面沉积还原环氧石墨烯层。在本实用新型中，所述沉积还原环氧石墨烯层的电极体系和沉积还原环氧石墨烯层用沉积液优选和上述方案一致，在此不再赘述。在本实用新型中，所述沉积还原氧化石墨烯层的沉积电压优选为-1.2～0.9V，扫描速率优选为0.005～0.2V/s，更优选为0.05V/s，单层沉积时间优选为5～10min，更优选为8min；单层扫描圈数优选为2～10圈，更优选为3～8圈。在沉积过程中，氧化石墨烯被还原，并沉积在聚3,4-乙撑二氧噻吩层表面，形成还原氧化石墨烯层。

还原氧化石墨烯层沉积完成后，本实用新型优选将沉积有还原氧化石墨烯层的碳布作为工作电极，再次进行聚3,4-乙撑二氧噻吩层的沉积，从而在还原氧化石墨烯层表面形成聚3,4-乙撑二氧噻吩层，聚3,4-乙撑二氧噻吩层沉积完成后，再次在聚3,4-乙撑二氧噻吩层表面沉积还原氧化石墨烯层，依次交替沉积，从而在碳布表面形成负极材料层；每次沉积的条件和上述方案一致，在此不再赘述。交替沉积完毕后，本实用新型优选对沉积后的部件进行洗涤和干燥；所述干燥的温度优选为70℃，干燥的时间优选为6h。

得到正电极和负电极后，本实用新型将所述集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液进行组装，得到柔性非对称超级电容器。本实用新型对所述组装的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行组装即可。

下面结合实施例对本实用新型提供的一种柔性非对称超级电容器进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本实用新型保护范围的限定。

实施例1

一、正电极制备：

(1)配制聚苯胺沉积液：苯胺单体和硫酸的混合溶液，混合溶液中苯胺单体的浓度为0.05M，硫酸的浓度为1M；将混合溶液超声30min，磁力搅拌30min，各重复三次，使溶液充分混合均匀；

(2)配制氧化石墨烯分散液：称取15.6gNaH₂PO₄溶于500mL水中，得到0.3M的NaH₂PO₄溶液；称取35.82gNa₂HPO₄溶于500mL水中，得到0.2M的Na₂HPO₄溶液；量取10.6mLNaH₂PO₄溶液和189.4mLNa₂HPO₄溶液配制成200mL缓冲溶液，然后用PH计滴定到8.0，再加入氧化石墨烯(控制分散液中氧化石墨烯的浓度为3mg/mL)；然后将氧化石墨烯分散液磁力搅拌30min，超声剥离30min，重复三次，使溶液充分混合均匀；

(3)碳布预处理：将碳布剪成1厘米宽3厘米长的长条，先浸泡在无水乙醇中20～60分钟，接着浸泡在丙酮溶液中20～60分钟，再浸泡在质量百分比为5％高锰酸钾溶液中30～60分钟，最后用蒸馏水反复冲洗至无色。

(4)循环伏安法生长聚苯胺层：将预处理后的碳布浸泡在聚苯胺沉积液中进行循环伏安法沉积，使用三电极体系，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，碳布作为工作电极，沉积时间为8min，沉积电压-0.4～1.3V，扫描速率为20mV/s，沉积圈数为2圈；然后用大量去离子水冲洗，从而完成一个沉积周期涂层的制备；单层的聚苯胺沉积量为0.5mg/cm²；

(5)循环伏安法生长还原氧化石墨烯层：将完成步骤(4)的碳布再在氧化石墨烯分散液中进行循环伏安法沉积，沉积电压为-1.4～0.9V，扫描速率为50mV/s，沉积时间为8min，然后用大量去离子水冲洗；单层的还原氧化石墨烯沉积量为1.0mg/cm²；

(6)重复步骤(4)和(5)12次，在碳布表面形成交替层叠的12层聚苯胺层和12层还原氧化石墨烯层，得到正电极。

二、负电极制备

(1)配置3,4-乙撑二氧噻吩溶液：常温下，将3,4-乙撑二氧噻吩、十二烷基硫酸钠、H₂SO₄溶于水中，搅拌1h左右成均匀溶液，溶液中3,4-乙撑二氧噻吩的浓度为5mmol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为5mmol/L，H₂SO₄浓度为0.1mol/L；

(2)配置氧化石墨烯溶液：氧化石墨烯溶液的配制方法和步骤一中一致。

(3)碳布预处理：碳布预处理方法和步骤一中一致；

(4)循环伏安法生长聚3,4-乙撑二氧噻吩层：将预处理后的碳布置于3,4-乙撑二氧噻吩溶液中进行循环伏安法沉积，使用三电极体系，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，碳布作为工作电极，起始电位:-0.4V，最高电位:1.3V，最低电位:-0.4V，最终电位：-0.4V，起始扫描方向：阳极，扫描速率:0.02V/s，扫描圈数:18，样品间隔:0.001V，静止时间:2s；沉积时间为8min，然后用大量去离子水冲洗，从而完成一个沉积周期涂层的制备；单层聚3,4-乙撑二氧噻吩的沉积量为0.5mg/cm²；

(5)循环伏安法生长还原氧化石墨烯层：将完成步骤(4)的碳布再在氧化石墨烯分散液中进行循环伏安法沉积，起始电位:-1.2V，最高电位:0.9V，最低电位:-1.2V，最终电位：-1.2V，起始扫描方向：阳极，扫描速率:0.05V/s，扫描圈数:10，样品间隔:0.001V，静止时间:2s；沉积时间8min，沉积完成后用大量去离子水冲洗；单层还原氧化石墨烯沉积量为1.0mg/cm²；

(6)重复步骤(4)和(5)18次，在碳布表面形成交替层叠的18层聚3,4-乙撑二氧噻吩层和18层还原氧化石墨烯层，得到正电极。

三、组装超级电容器

使用Nafion117质子交换膜为隔膜，将隔膜浸在1M H₂SO₄溶液中30分钟，两边用铜箔作为集电极，将正电极、负电极、铜箔和浸有电解液的隔膜进行组装，得到柔性非对称超级电容器。

四、电化学测试

(1)循环伏安测试(CV)

对步骤三所得柔性非对称超级电容器进行循环伏安测试，测试***为上海辰华CHI660D型电化学工作站，使用两电极体系，电解液为1mol/L硫酸溶液，扫描电压范围为0～1.6V，扫描速率为5～100mV/s。

所得循环伏安曲线图如图2～3所示，图2为柔性非对称超级电容器的在不同扫描速度下循环伏安图；根据图2可以看出，循环伏安曲线中出现明显的氧化还原峰，且面积较大，说明本实用新型提供的柔性非对称超级电容器具有较大的比电容，且实现了1.6V的工作电位，性能明显优于目前有关水系对称电容器报道的结果(1.2V左右)；图3为柔性非对称超级电容器在不同电位下的循环伏安曲线，根据图3可以看出，在不同电位下，该循环伏安图保持着类似的形状，说明本实用新型提供的柔性非对称超级电容器能够在较宽的电位窗口下工作。

(2)恒流充放电测试(CD)

对步骤三所得柔性非对称超级电容器进行恒流充放电测试，测试仪器为上海辰华CHI660D型电化学工作站，充放电电压范围为0～1.6V，电流密度为0.5mA/g～10mA/g。根据公式(1)可以计算超级电容器比电容：

公式(1)中，C_m为电容器的比电容，I为充放电的电流密度，t(s)为放电时间，△V(V)为工作电压区间，m(mg)是两电极上活性物质的质量和。

能量密度E可由公式(2)计算得到：

公式(2)中：Cs为比电容，△V(V)为工作电压区间。

功率密度P可由公式(3)计算得到：

公式(3)中：E为能量密度，t为时间。

所得恒流充放电曲线如图4所示；根据图4进行计算可得，在0.4，0.6，1，2mA/cm²电流密度下，本实用新型提供的非对称超级电容器的比电容分别为224，143，86和66F g^-1；库伦效率分别为98.3％，96.5％，83.5％，79.0％，在2mA/cm²时，能量密度达36.35Wh kg^-1，功率密度为422.15Wkg^-1。

(3)循环稳定性测试

对步骤三所得柔性非对称超级电容器进行循环稳定性测试，测试仪器为武汉蓝电充放电测试仪，使用两电极体系，电压窗口为0～1.6V，电流密度为1mA/g，循环次数为5000次，以5000次循环后电容值相对于初始电容值的百分数即电容保持率作为循环稳定性好坏的评价指标。

所得结果如图5～6所示，图5为柔性非对称超级电容器的循环性能测试图；根据图5可以看出，本实用新型提供的柔性非对称超级电容器具有优异的循环稳定性，在1Ag^-1电流密度下经过5000次连续的恒流充放电测试，其电容保持率仍有101％。

图6为柔性非对称超级电容器在电流密度为1mA/g时的恒流充放电曲线，根据图6可以看出，柔性非对称超级电容器的充电和放电时间基本相等。

(4)柔性测试

在不同弯曲程度下对非对称超级电容器进行循环伏安测试，扫描速率为20mV/s；所得测试结果如图7所示；根据图7可以看出，非对称超级电容器在0°～180°的弯曲程度下，其电化学性能并没有降低，这表明其具有高灵活性。

实施例2

其他条件和实施例1一致，仅将正电极中的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层的层数都改为15层，负电极中聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层的层数改为20层；

按照实施例1中的方法进行电化学测试，可得柔性非对称超级电容器的电压窗口为0～1.6V，在1A·g^-1电流密度下的能量密度达32.23Wh·kg^-1，功率密度为478.18W·kg^-1，且循环5000次后电容保持率能达到98％；在0°～180°的弯曲程度下，其电化学性能并没有降低。

实施例3

其他条件和实施例1一致，仅将正电极中的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层的层数都改为20层，负电极中聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层的层数改为25层；

按照实施例1中的方法进行电化学测试，可得柔性非对称超级电容器的电压窗口为0～1.6V，在1A·g^-1电流密度下的能量密度达30.02Wh·kg^-1，功率密度为500.26W·kg^-1，且循环5000次后电容保持率能达到96％；在0°～180°的弯曲程度下，其电化学性能并没有降低。

由以上实施例可以看出，本实用新型提供的柔性非对称超级电容器电位窗口宽，能量密度和功率密度高，循环稳定性好，且制备方法简单，具有广阔的应用前景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚苯胺层和还原氧化石墨烯层；所述聚苯胺层和碳布直接接触，表层为还原氧化石墨烯层；

2.根据权利要求1所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述正极材料层中聚苯胺层的层数独立的为8～24层；所述正极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚苯胺层的层数相同。

3.根据权利要求1或2所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述正极材料层中单层聚苯胺的量为0.5～10mg/cm²。

4.根据权利要求1或2所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述正极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

5.根据权利要求1所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述负极材料层中聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数独立的为10～30层；所述负极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数相同。

6.根据权利要求1或5所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述负极材料层中单层聚3,4-乙撑二氧噻吩层的量为0.5～8mg/cm²。

7.根据权利要求1或5所述的柔性非对称超级电容器，其特征在于，所述负极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

8.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述隔膜为Nafion质子交换膜或聚乙烯醇膜；所述电解液为硫酸溶液。