技术领域
[0001] 本发明涉及电极电解质及其制法与应用,具体为一种电极电解质一体化材料及其分子模型、制备方法与应用。
相关背景技术
[0002] 化石燃料资源日渐枯竭而引发的能源危机是当今一个亟待解决的重大问题,近年来,太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生清洁能源的广泛开发与研究为传统化石能源的替代寻找到了很多解决方案。但是,可再生能源通常具有不能随时随地按需使用、发电时间具有间歇性、发电量不稳定等问题,这就需要开发高性能的能量存储与转化器件,达到高效率地存储和利用可再生能源的目的。近年来,电化学电容器、二次电池和燃料电池等一系列高效的能量存储与转化器件得到了广泛的关注和蓬勃的发展。其中,电化学电容器又称超级电容器(其电极材料的表面和近表面可快速发生可逆的赝电容反应,具有比电池更高的功率密度和比传统电容器更高的能量密度,且具有快速充放电、长循环寿命和灵活的工作温度等优点。超级电容器的较高功率密度特点使其既可替代传统电池或燃料电池,应用于高功率密度的场合;又可与传统电池等相结合,组成混合动力系统,具有非常大的发展潜力。
[0003] 为满足高性能的超级电容器,许多先进储能材料,包括碳、聚合物和金属氧化物,已被广泛研究。石墨碳纸具有优异的稳定性和较高的导电性,在电化学储能系统中用作独立电极材料或复合电极基底材料,也是应用于增强型电极材料的重要因素。影响复合材料中性能的一个关键部分是来自碳纸和电活性材料之间的相互作用的界面。这些纳米级的界面区域由于碳纸基体和电活性材料之间的粘附性差等影响了电化学性能。具有氧化还原活性的钼酸钠与亚甲基蓝可以被作超级电容器电极材料。研究者对不同形态的钼酸钠与亚甲基蓝的电化学性能都进行了广泛的研究。尽管这些活性物质有许多优点,但是在充放电过程中,由于这些活性物质与碳纸基底之间分离脱落导致电化学电容性能降低。法拉第电极材料在充放电过程中,氧化还原电活性物质与基底之间脱落分离而导致电化学电容性能明显衰减问题;钼酸钠、亚甲基蓝与碳纸材料之间存在范德华力相互作用,这种弱界面作用在充放电过程中容易引起活性物质从基体材料碳纸基底表面脱落,使得其电化学储能稳定性较差。
具体实施方式
[0042] 实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。键合作用界面3是指氢键作用界面,自修复分子链4是指功能性聚乙烯醇凝胶电解质2的聚乙烯醇通过交联分子形成交联结构的自修复分子链。
[0043] 实施例1
[0044] 如图1,一种电极电解质一体化材料的制备方法,包括以下步骤:
[0045] (1)采用聚合物溶胀‑溶解法制备H2SO4‑PVA溶胶:将0.5g PVA加入20ml蒸馏水中,先在室温条件下充分溶胀,然后缓慢升温,在90℃恒温条件下搅拌2h,通过聚合物溶胀‑溶解作用过程,得到澄清透明的PVA溶胶,随后加入1.0ml 1.0M的H2SO4溶液搅拌均匀,得到H2SO4‑PVA溶胶。
[0046] (2)采用聚合物交联法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶:将步骤(1)所得的H2SO4‑PVA溶胶在搅拌条件下依次缓慢加入0.1g钼酸钠和0.1g亚甲基蓝,恒温70℃条件下搅拌2h,通过聚合物胶溶作用过程,无机物Na2MoO4与有机物MB依次分散在聚乙烯醇高分子链中,得到H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶。
[0047] (3)采用聚合物交联法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶:将步骤(2)所得的H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶在搅拌条件下加入0.006g硼酸(H3BO3),恒温90℃条件下搅拌2h,通过聚合物交联作用过程,形成H3BO3‑PVA交联结构的聚合物水凝胶,再放入真空烘箱中减压蒸馏,去除水凝胶中的多余水分,制得功能性聚乙烯醇凝胶电解质2,记为H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶电解质,缩写为PSMMo凝胶电解质。
[0048] (4)采用氧化‑扩层‑插层法制备Na2MoO4‑ACP电极:先采用水热氧化法制备活性碳纸:以石墨碳纸为前驱体,以3.0M H2SO4和9.8M H2O2体积比为3:1的混合液为反应溶液,恒温180℃条件反应4h,发生水热氧化过程,制得活性碳纸。再采用电化学扩层法制备扩层活性碳纸:以制得的活性碳纸为前驱体,作为电极基体,以0.018M的(NH4)2S2O8溶液为反应电解质溶液,恒电压10V条件下阳极氧化反应10分钟,发生电化学扩层反应过程,制得扩层的性碳纸。然后采用水热插层法制备钼酸钠‑活性碳纸电极1电极,以制得扩层活性碳纸为前驱体,以0.08M的钼酸钠溶液为反应溶液,恒温150℃条件下水热反应6h,发生水热插层反应过程,制得插层结构的钼酸钠‑活性碳纸电极1,记作Na2MoO4‑ACP电极。
[0049] (5)异质相界面反应法制备一体化电极电解质:功能性聚乙烯醇凝胶电解质PSMMo完全涂覆于钼酸钠‑活性碳纸电极1,通过异质相界面反应方法,Na2MoO4‑ACP电极与PSMMo电解质的异质相界面发生聚合物凝胶键合过程,温度60℃条件下反应时间6h,形成界面氢键作用的钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2,制得一体化电极电解质,记为Na2MoO4‑ACP/PSMMo一体化电极电解质。
[0050] 如图2~3,本实施例所得一体化电极电解质,钼酸钠‑活性碳纸电极1与功能性聚乙烯醇凝胶电解质2之间形成键合作用界面3,功能性聚乙烯醇凝胶电解质2的聚乙烯醇分子链之间形成硼酸酯基化学键与醇羟基氢键的键合作用,形成交联结构的自修复分子链4。聚乙烯醇分子链之间的键合作用包括两种:硼酸酯键与氢键。功能性聚乙烯醇凝胶断裂之后,功能性聚乙烯醇凝胶断裂界面通过硼酸酯键与氢键键合作用,聚乙烯醇高分子链之间通过氢键键合作用,重新连接起来,实现功能性聚乙烯醇凝胶自修复作用功能。
[0051] 如图4,活性碳纸(简写为ACP)表面具有裂痕结构特征,表面粗糙度相对较低。钼酸钠‑活性碳纸电极1(简写为Na2MoO4‑ACP电极)表面明显粗糙,具有明显的层状结构。Na2MoO4‑ACP皱褶结构上存在少量晶体,表明Na2MoO4已成功嵌入ACP层间隙,形成嵌层结构的Na2MoO4‑ACP电极。
[0052] 如图5~6,钼酸钠‑活性碳纸电极1包含C,O,Na和Mo元素,表明钼酸钠‑活性碳纸由石墨碳C元素与钼酸钠Na2MoO4的O、Na和Mo元素构成。C、O、Na和Mo元素相对含量的原子百分比分别为73.52%、20.98%、3.72%、1.78%。Na和Mo原子比百分比含量比较接近于2:1,这源于Na2MoO4。而O和Mo原子比百分比含量明显高于4:1,这源于活性碳纸表面的氧原子。
[0053] 对比例1
[0054] 一种H2SO4‑H3BO3‑PVA凝胶的制备方法,包括以下步骤:
[0055] (1)将0.5g PVA加入20ml蒸馏水中,先在室温条件下充分溶胀,然后缓慢升温,在90℃恒温条件下搅拌2h,通过聚合物溶胀‑溶解作用过程,得到澄清透明的PVA溶胶,随后加入1.0ml 1.0M的H2SO4溶液搅拌均匀,得到H2SO4‑PVA溶胶。
[0056] (2)将步骤(1)所得H2SO4‑PVA溶胶在搅拌条件下加入0.006g硼酸(H3BO3),恒温90℃条件下搅拌2h,通过聚合物交联作用过程,形成H2SO4‑H3BO3‑PVA交联结构的聚合物水凝胶,再放入真空烘箱中减压蒸馏,去除水凝胶中的多余水分,制得H2SO4‑H3BO3‑PVA凝胶记为PS凝胶。
[0057] 图7是实施例1的功能性聚乙烯醇凝胶电解质2(H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA,记作PSMMo)与对比例1所得H2SO4‑H3BO3‑PVA(记作PS)凝胶的拉曼光谱图。如图7,主波长在‑1 ‑1 ‑1 ‑13436cm 、1380cm 、1105cm 处都有特征峰。3436cm 特征峰来源于PVA的‑OH伸缩振动,‑1 ‑1
1380cm 特征峰来源于交联剂硼酸H3BO3的‑O‑B‑伸缩振动,1105cm 特征峰来源于PVA的‑C‑O‑伸缩振动。功能性聚乙烯醇凝胶电解质2(H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA)还出现新特征峰,‑1 ‑1
1197cm 特征峰来源于‑MB的‑C‑N‑伸缩振动峰,916cm 特征峰来源于Na2MoO4的Mo=O伸缩振动峰,拉曼光谱测试分析结果表明了H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA(PSMMo)凝胶与H2SO4‑H3BO3‑PVA(PS)凝胶的组份。
[0058] 对比例2
[0059] 本对比例其余步骤与实施例1均相同,区别仅仅在于:省略步骤(4),步骤(5)将钼酸钠‑活性碳纸电极1(Na2MoO4‑ACP)电极替换为活性碳纸(ACP)电极,最终获得的产物为界面为氢键与共价键作用的活性碳纸键合功能性聚乙烯醇凝胶(ACP/PSMMo)电极电解质。
[0060] 应用例1
[0061] 将实施例1所得一体化电极电解质Na2MoO4‑ACP/PSMMo作为正极与负极以及凝胶电解质,正极与负极以等面积平面堆积方式自粘合凝胶电解质,恒定温度60~80℃,时间12~24小时,通过异质相界面键合反应形成一体化电极电解质,功能性聚乙烯醇凝胶电解质2发生聚合物交联反应,形成交联结构的自修复分子链,实现一体化电极电解质自修复,然后采用弹性硅橡胶膜为封装膜,对正极、负极、凝胶电解质进行封装成器件,构成自修复柔性超级电容器(记作Na2MoO4‑ACP//PSMMo)。
[0062] 对比例3
[0063] 将对比例2所得的一体化电极电解质ACP/PSMMo分别作为正极与负极,正极与负极以等面积平面堆积方式自粘合凝胶电解质,通过异质相界面键合反应形成一体化电极电解质,一体化电极电解质特征的ACP正极、负极分别与PSMMo凝胶电解质形成氢键作用界面,然后采用弹性硅橡胶膜为封装膜,对正极、负极、凝胶电解质进行封装成器件,构成自修复柔性超级电容器(ACP//PSMMo),进行全柔性电化学储能应用。
[0064] 电化学性能测试
[0065] 对应用例1、对比例3所得自修复柔性超级电容器进行电化学性能测试。如图8~9,应用例1的基于钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2(Na2MoO4‑ACP//H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA,记为Na2MoO4‑ACP//PSMMo)与对比例3的活性碳纸键合功能性聚乙烯醇凝胶(ACP//H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA,记为ACP//PSMMo)的自修复柔性超级电‑1容器的额定工作电压都为1.4V;在10mV s 扫描速率下循环伏安曲线,两者的等效响应电流‑2
密度分别是0.986和0.905mA cm 。
[0066] 如图10,在0.5mA cm‑2电流密度下的恒电流充放电,比电容量分别是83.93与‑2 ‑253.42mF cm ;在0.5mA cm 电流密度下循环充放电2000次,Na2MoO4‑ACP//PSMMo的比电容‑2 ‑2
量84.24mF cm 下降至79.32mF cm ,电容量保持率为94.1%;ACP//PSMMo的比电容量‑2 ‑2
53.78mF cm 下降至52.73mF cm ,电容量保持率为98.0%。
[0067] 比较可以得出如下结论:Na2MoO4‑ACP//PSMMo比ACP//PSMMo自修复柔性超级电容器的响应电流密度与比电容量电化学性能得到提升,而循环充放电的比电容量保持率下降。
[0068] 如图11~12,两种改性的功能性聚乙烯醇凝胶的交流阻抗谱图在低频范围内均呈线性分布,在高频范围内均呈半圆度分布。通对该两种功能性聚乙烯醇凝胶的电化学交流阻抗谱进行拟合分析,等效电路图元件拟合结果如下表1所示。表1是Na2MoO4‑ACP//PSMMo与ACP//PSMMo超级电容器的电化学交流阻抗谱模拟电路图元件的参数拟合结果。Na2MoO4‑ACP//PSMMo与ACP//PSMMo超级电容器的模拟参数比较结果显示:Ro、Rct与Wo‑R值下降,说明欧姆电阻、电荷转移电阻、韦伯扩散阻抗变小。双电层电容CPE‑T升高体现活性界面层提升,弥散指数CPE‑P都接近于0.5体现扩散控制的有限扩散层特征。
[0069] 表1超级电容器的电化学交流阻抗谱模拟电路图元件的参数拟合结果
[0070]
[0071]
[0072] 电化学储能稳定性测试
[0073] 图13(A)钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2构建的自修复柔性超级电容器在初始态、弯曲折叠自修复态、断裂自修复态下的循环伏安曲线稳定性测试图。根据图13(A)的曲线评价其电化学稳定性,可以发现:在初始态下比电容为84.52mF ‑2 ‑2cm ,在弯曲折叠状态下比电容达到83.93mF cm ,比电容量保持率为99.3%,在断裂自修‑2
复态下比电容达到81.25mF cm ,比电容量保持率为96.1%,体现钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2构建的自修复柔性超级电容器具有很好的电化学储能稳定性。
[0074] 图13(B)本发明应用例1所得自修复柔性超级电容器的断裂态、断裂自修复态、拉伸自修复态和弯曲折叠自修复态样品图。该电容器由断裂态转化为断裂自修复态,并且还可以形成自修复拉伸态和自修复弯曲折叠态,由此说明本发明柔性超级电容器可以实现自修复功能。该电容器在断裂状态通过一定温度与时间的反应条件下,通过界面交联反应自修复作用,能恢复成正常结构的柔性超级电容器,并且该电容器进行持续循环充放电工作,由此说明本发明柔性超级电容器可以在自修复状态下恢复正储能工作。
[0075] 分子模型
[0076] 图14是钼酸钠‑活性碳纸键合功能性聚乙烯醇凝胶一体化结构体系中ACP与Na2MoO4‑ACP电极材料分子模型的密度泛函理论模拟计算的电子带隙能图与总态密度电子态分布图。由图14可以看出:ACP与Na2MoO4‑ACP的电子带隙能分别是0.43eV和0.19eV。ACP与‑1 ‑1Na2MoO4‑ACP在费米能级0eV处的总态密度电子态分别是4.62eV 和5.32eV ,Na2MoO4‑ACP具有更高的电子态,相应更好的电子传导性能。
[0077] 图15是Na2MoO4‑ACP、PVA‑ACP与Na2MoO4‑ACP‑PVA的(A)优化分子结构图以及电荷布居分析;(B)LUMO与(C)HOMO分子能级图以及差分电荷密度分布图。
[0078] Na2MoO4‑ACP的电荷布居分析(Mulliken)显示标识原子局部电荷分别是:
[0079] 石墨烯环碳原子局域电荷分布范围分别为负电荷‑0.001‑‑‑‑0.079与正电荷+0.003‑‑‑+0.118;钼酸根氧原子与ACP羟基氢原子电荷分别是‑0.804‑‑‑+0.510,相对应的O…H间距为1.202A,由此,Na2MoO4与ACP之间形成氢键作用。
[0080] HOMO‑LUMO分子激发能带隙为‑5.669‑(‑5.715)=0.046eV。
[0081] ACP‑PVA的电荷布居分析显示标识原子局部电荷分别是:石墨烯环碳原子局域电荷分布范围分别为负电荷‑0.018‑‑‑‑0.102与+0.006‑‑‑+0.102;环氧基氧原子与羟基氢原子电荷分别为‑0.368与+0.200,相对应的O…H间距为1.771A;ACP羟基氧原子与PVA羟基氢原子电荷分别是‑0.560与+0.193,相对应的O…H间距为2.196A,ACP羟基氢原子与PVA羟基氧原子电荷分别是+0.435与‑0.632,相对应的O…H间距为2.196A 1.791A,ACP与PVA之间形成多类型氢键作用。
[0082] HOMO‑LUMO分子激发能带隙为‑5.116‑(‑5.389)=0.273eV。
[0083] Na2MoO4‑ACP‑PVA的电荷布居分析显示标识原子局部电荷分别是:
[0084] 石墨烯环碳原子局域电荷分布范围分别为负电荷‑0.011‑‑‑‑0.099和+0.007‑‑‑+0.182;ACP环氧基氧原子与PVA羟基氢原子电荷分别是‑0.353与+0.510,相对应的O…H间距为1.701A;ACP羟基氧原子与PVA羟基氢原子电荷分别是‑0.565与+0.511,相对应的O…H间距为1.632A;ACP羟基氢原子与PVA羟基氧原子电荷分别是+0.494与‑0.650,相对应的O…H间距为1.548A;由此,ACP与PVA之间形成多类型氢键作用。
[0085] 钼酸根氧原子与PVA羟基氢原子电荷分别是‑0.905与+0.512,相对应的O…H间距为1.073A,由此,Na2MoO4与ACP之间形成氢键作用。
[0086] HOMO‑LUMO分子激发能带隙为‑5.269‑(‑5.408)=0.139eV。
[0087] 实施例2
[0088] 一种电极电解质一体化材料的制备方法,包括以下步骤:
[0089] (1)采用聚合物溶胀‑溶解法制备H2SO4‑PVA溶胶:将1.0g PVA加入20ml蒸馏水中,先在室温条件下充分溶胀,然后缓慢升温,在80℃恒温条件下搅拌3h,通过聚合物溶胀‑溶解作用过程,得到澄清透明的PVA溶胶,随后加入2.0ml 1.0M的H2SO4溶液搅拌均匀,得到H2SO4‑PVA溶胶。
[0090] (2)采用聚合物胶溶法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶:将步骤(1)所得的H2SO4‑PVA溶胶在搅拌条件下依次缓慢加入0.050g钼酸钠和0.050g亚甲基蓝,恒温60℃条件下搅拌3h,通过聚合物胶溶作用过程,无机物Na2MoO4与有机物MB依次分散在聚乙烯醇高分子链中,得到H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶。
[0091] (3)采用聚合物交联法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶:将步骤(2)所得的H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶在搅拌条件下加入0.005g硼酸,恒温80℃条件下搅拌3h,通过聚合物交联作用过程,形成H3BO3‑PVA交联结构的聚合物水凝胶,再放入真空烘箱中减压蒸馏,去除水凝胶中的多余水分,制得功能性聚乙烯醇凝胶电解质2(H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶)。
[0092] (4)采用氧化‑活化‑插层法制备钼酸钠‑活性碳纸电极1:以石墨碳纸为前驱体,以3.0M H2SO4和9.8M H2O2体积比为4:1的混合液为反应溶液,恒温160℃条件反应3h,制得活性碳纸。采用电化学插层法制备钼酸钠‑活性碳纸电极1:先以制得的活性碳纸为电极基体,以0.016M的(NH4)2S2O8溶液为反应溶液,恒电压10V条件下阳极氧化反应5分钟,制得扩层的活性碳纸,然后以制得扩层的活性碳纸为前驱体,以0.1M的钼酸钠溶液为反应溶液,恒温
160℃条件下水热反应5h,制得插层结构的钼酸钠‑活性碳纸电极1。
[0093] (5)采用异质相界面键合法制备一体化电极电解质:功能性聚乙烯醇凝胶电解质2完全涂覆于钼酸钠‑活性碳纸电极1,通过异质相界面反应方法,活性碳纸表面发生凝胶陈化,温度50℃条件下反应时间8h,形成界面氢键作用的钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2,制得一体化电极电解质。
[0094] 实施例3
[0095] 一种电极电解质一体化材料的制备方法,包括以下步骤:
[0096] (1)采用聚合物溶胀‑溶解法制备H2SO4‑PVA溶胶:将0.8g PVA加入20ml蒸馏水中,先在室温条件下充分溶胀,然后缓慢升温,在85℃恒温条件下搅拌2.5h,通过聚合物溶胀‑溶解作用过程,得到澄清透明的PVA溶胶,随后加入1.5ml 1.0M的H2SO4溶液搅拌均匀,得到H2SO4‑PVA溶胶。
[0097] (2)采用聚合物胶溶法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶:将步骤(1)所得的H2SO4‑PVA溶胶在搅拌条件下依次缓慢加入0.125g钼酸钠和0.125g亚甲基蓝,恒温65℃条件下搅拌2.5h,通过聚合物胶溶作用过程,无机物Na2MoO4与有机物MB依次分散在聚乙烯醇高分子链中,得到H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶。
[0098] (3)采用聚合物交联法制备H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶:将步骤(2)所得的H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑PVA溶胶在搅拌条件下加入0.008g硼酸,恒温85℃条件下搅拌2.5h,通过聚合物交联作用过程,形成H3BO3‑PVA交联结构的聚合物水凝胶,再放入真空烘箱中减压蒸馏,去除水凝胶中的多余水分,制得功能性聚乙烯醇凝胶电解质2(H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶)。
[0099] (4)采用氧化‑活化‑插层法制备钼酸钠‑活性碳纸电极1:以石墨碳纸为前驱体,以3.0M H2SO4和9.8M H2O2体积比为3:1的混合液为反应溶液,恒温170℃条件反应5h,制得活性碳纸。采用电化学插层法制备钼酸钠‑活性碳纸电极1:先以制得的活性碳纸为电极基体,以0.017M的(NH4)2S2O8溶液为反应溶液,恒电压10V条件下阳极氧化反应7分钟,制得扩层的活性碳纸,然后以制得扩层的活性碳纸为前驱体,以0.09M的钼酸钠溶液为反应溶液,恒温
155℃条件下水热反应7h,制得插层结构的钼酸钠‑活性碳纸电极1。
[0100] (5)采用异质相界面键合法制备一体化电极电解质:功能性聚乙烯醇凝胶电解质完全涂覆于钼酸钠‑活性碳纸电极1,通过异质相界面反应方法,活性碳纸表面发生凝胶陈化,温度80℃条件下反应时间2h,形成界面氢键作用的钼酸钠‑活性碳纸电极1键合功能性聚乙烯醇凝胶电解质2,制得一体化电极电解质。
[0101] 对比例4
[0102] 0.5g的PVA加人20mL去离子水中,加热至85℃搅拌溶解,得到透明溶液,随后将稀H3PO4(6g溶于10mL去离子水中)逐滴加入PVA溶液中,搅拌一定时间后,将溶有0.3g的Na2MoO4●2H2O的溶液5mL,搅拌下加入上述溶胶中,直至溶液没有絮状物和气泡。随后将溶胶冷却至室温,铺膜,装袋备用。取2块相同大小的活性炭布,用PVA/H3PO4凝胶膜或者PVA/H3PO4/Na2MoO4凝胶膜隔开,50℃热压3min后,用聚四氟乙烯膜封装。
[0103] 所构建的电容器在初始态、弯曲折叠态、断裂自修复态下的循环伏安曲不具备自修复、高循环稳定性能。碳布与凝胶电解质之间不能形成化学键作用条件,不具备自修复特征。
[0104] 应用例2
[0105] 如图16所示,H2SO4‑Na2MoO4‑MB‑H3BO3‑PVA凝胶电解质构建智能超级电容器,基于折叠形变角度与应变响应电流之间的特征关系,实现器件形变程度实时检测应用;基于工作温度与应变响应电流的特征关系,实现器件工作温度实时检测应用。所述智能超级电容器作90度折叠形变时,工作温度分别为4、25和60摄氏度,应变响应电流分别为0.27、0.39、和0.72mA;智能超级电容器工作温度为25摄氏度时,折叠形变程度分别为30与90度,应变响应电流分别为0.28和0.39mA,所述智能超级电容器应变响应电流分别与折叠形变和工作温度同时具有正相关性,通过智能超级电容器应变响应电流同时实时储能器件形变程度和工作温度实时检测应用。一体化电极电解质同时实现自修复柔性超级电容器的电化学储能与智能超级电容器的形变程度和工作温度实时检测。