【摘 要】
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柔性可降解超级电容器在瞬态电子领域,如可穿戴电子设备、植入式医疗器件等领域具有广泛的应用前景。本工作将可降解聚乳酸（Polylactic acid,PLA）与导电高分子聚苯胺（Polyaniline,PANI）结合起来,制备了高性能柔性可降解超级电容器。首先以溶液浇铸法得到的PLA膜为基底,采用原位生长的方法制备了对称聚乳酸-聚苯胺超级电容器（PANI-PLA//PANI-PLA）与不对称超级电容
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柔性可降解超级电容器在瞬态电子领域,如可穿戴电子设备、植入式医疗器件等领域具有广泛的应用前景。本工作将可降解聚乳酸（Polylactic acid,PLA）与导电高分子聚苯胺（Polyaniline,PANI）结合起来,制备了高性能柔性可降解超级电容器。首先以溶液浇铸法得到的PLA膜为基底,采用原位生长的方法制备了对称聚乳酸-聚苯胺超级电容器（PANI-PLA//PANI-PLA）与不对称超级电容器（PANI-PLA//PANI-SS）（不锈钢（Stainless steel,SS））。为了进一步提高超级电容器的柔性及活性电极材料的负载量,通过非溶剂致液相分离法（Non-solvent induced phase separation,NIPS）制备了多孔聚乳酸（foamed PLA,fo-PLA）,并以其为基底得到了多孔聚乳酸-聚苯胺对称超级电容器（PANI-fo-PLA//PANI-fo-PLA）。通过不同的测试手段,对电极的物理化学性能及结构进行了表征,并利用电化学工作站,对组装的超级电容器进行储能性质的评估,得到以下结论:（1）在三电极体系下,PANI-PLA的最大面积比电容可达到5.00 m F·cm-2(@0.10m A·cm-2)。在二电极体系下,以聚乙烯醇/硫酸（PVA/H2SO4）作为凝胶电解质,PANI-PLA//PANI-PLA对称固态超级电容器面积比电容为0.20 m F·cm-2,功率密度为3.60μW·cm-2,对应的能量密度为0.02μWh·cm-2(@0.02 m F·cm-2);PANI-SS//PANI-PLA不对称固态超级电容器面积比电容为23.33 m F·cm-2,最大功率密度为30.09μW·cm-2,对应的能量密度为1.17μWh·cm-2(@0.05 m A·cm-2)。（2）PNAI-fo-PLA电极不仅具有良好的柔性（断裂应变为34.70%）,还具有优异的力学性能（断裂强度为77.80 MPa）。PNAI-fo-PLA//PNAI-fo-PLA器件的面积比电容为27.73 m F·cm-~2,功率密度为2.465μW·cm-2,对应的能量密度为45.72 m Wh·cm-2(@0.05m A·cm-2)。同时器件还具有优异的柔性,可以随着弯曲角度的不同,面积比电容不会出现较大的波动。此外,PNAI-Fo-PLA电极在1 mol/L Na OH溶液中,超声条件下2 h之内可以完全降解,展示了良好的降解性。
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