【摘 要】
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目前,因为在智能衣服等新型智能电子设备领域的应用前景,超级电容器的功能化设计成为近几年的研究热点之一。除了最基本的储能性能外,还要求其具有良好的力学性能和自愈合性能,以保证在受到各种外力作用或突发损伤后仍稳定维持能量输出。双网络水凝胶具有高的力学性能,凭借可逆的动态键合还能实现自愈合。因此,本文采用双网络水凝胶作为基体材料,开发高强韧自愈合的水凝胶电极和水凝胶电解质,并尝试组装柔性自愈合一体化全水
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目前,因为在智能衣服等新型智能电子设备领域的应用前景,超级电容器的功能化设计成为近几年的研究热点之一。除了最基本的储能性能外,还要求其具有良好的力学性能和自愈合性能,以保证在受到各种外力作用或突发损伤后仍稳定维持能量输出。双网络水凝胶具有高的力学性能,凭借可逆的动态键合还能实现自愈合。因此,本文采用双网络水凝胶作为基体材料,开发高强韧自愈合的水凝胶电极和水凝胶电解质,并尝试组装柔性自愈合一体化全水凝胶超级电容器,为水凝胶在储能领域的应用和超级电容器的功能化提供参考。具体内容如下:（1）在由硼酸酯键和离子键构成的双网络水凝胶中诱发间氨基苯甲酸（Maba）和苯胺的原位共聚,通过离子键使聚乙烯醇（PVA）链和聚苯胺（PANI）链形成物理缠结,从而制备了PVA/PANI水凝胶（PPHn）电极。PANI的引入提高了水凝胶的力学性能和电化学性能,Maba的存在使PANI能进入并均匀分布在水凝胶中,并使PANI链和PVA链都参与到后续的自愈合过程。变量影响的研究结果表明PPH0.03电极不仅表现出优异的力学性能和电化学性能,还具有出色的自愈合性能、抗疲劳性、稳定性和柔性。（2）以PPH0.03为电极层,以质子化的双网络水凝胶（PCH）为电解质层,通过逐层成胶策略制备了一体化全水凝胶超级电容器。一体化结构的设计提高了全水凝胶超级电容器的电化学性能。一体化全水凝胶超级电容器具有优异的柔性和自愈合性能,即便受到拉伸、压缩、折叠、针扎等外力作用依旧能稳定维持能量输出。（3）通过在PCH中加入兼具造孔剂和强离子吸附剂特性的羟丙基纤维素（HPC）,制备了PVA-CPBA-HPC-Ca水凝胶电解质,并与石墨箔电极组装成一体化超级电容器。由于HPC与游离离子间的强离子偶极相互作用,大量游离离子被吸附进入水凝胶中,从而协同改善了水凝胶电解质的力学性能、电化学性能和自愈合性能。变量影响的研究结果表明PVA-CPBA-HPC0.5-Ca10电解质具有优异的力学性能、电化学性能和自愈合性能。此外,HPC的加入能够改善水凝胶电解质的抗自放电性能。
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