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随着社会的迅速发展和人口的剧增,环境问题日益突出,能源危机也亟待解决。因此,清洁能源的开发和使用是研究者们普遍关注的问题。超级电容器是一种新型的储能器件,因其具有高功率密度、快速充放电能力、超长循环寿命等优点而得到广泛关注。然而,传统的超级电容器由于其延展性不好、抗疲劳性能差、柔性差等缺点而阻碍了超级电容器的发展。因此,开发出既具备导电性和高电容性又具有良好柔韧性的固态超级电容器对柔性可穿戴设备的发展至关重要。本文采用了一种新的策略,以同时提高微凝胶增强的导电双网络水凝胶电极的韧性和电化学性能。在该水凝胶中,导电微凝胶被交联形成第一网络,其可以耗散能量以改善力学性能并稳定导电网络以改善电化学性能。PEDOT及PPy导电聚合物能够提高水凝胶电极的导电和电化学性能。MR-PEDOT/PAAm/PPy DN Gel表现出优异的机械性能(应力最高可达1.1 MPa,断裂伸长率达到570%)和电化学性能(在0.5 A·g-1的电流密度下,质量比电容达到220F·g-1)。同时,MR-PEDOT/PAAm/PPy DNGel和MGSC显示出优异的循环稳定性,在1000次充放电循环后,其电容保持率分别达到94%和83%。水凝胶电极显示出的优异性能在柔性器件中具有良好的应用前景。通过自由基聚合的方法制备了一种具备自修复和强粘附性的聚丙烯酰胺-多巴胺-硫酸钠(PAAm-PDA-Na2SO4)凝胶电解质。该水凝胶具有强的柔韧性(断裂应力29.2 KPa,断裂应变2750%)。在经过切断处理并进行自修复之后,该水凝胶的力学性能基本恢复到原有的状态。同时,通过水热合成和高温煅烧的方法成功制备了过渡金属硫化物MoS2@SnS2@C 纳米棒。以所合成的 MoS2@SnS2@C纳米棒电极材料和PAAm-PDA-Na2SO4凝胶电解质组装得到柔性可拉伸对称超级电容器(MoS2@SnS2@C-SC)。该柔性MoS2@SnS2@C-SC显示出了优异的电化学性能和良好的电化学稳定性。在电流密度为1A·g-1时,MoS2@SnS2@C-SC的质量比电容为388 F·g-1。在300W·kg-1的功率密度下,其对应的能量密度可以达到19.4Wh·kg-1。MoS2@SnS2@C-SC在5Ag·-1的电流密度下经过5000圈的循环后,其电容保持率依然能保持99.1%,这表明了该柔性MoS2@SnS2@C-SC具有优异的电化学循环稳定性。通过对比MoS2@SnS2@C-SC在自愈合前后的电化学性能,我们发现自愈合后的MoS2@SnS2@C-SC的电容值保持在原电容值的98%以上,证明了断裂后的MoS2@SnS2@C-SC能够成功的修复到原始状态。同时在不同的弯曲角度下MoS2@SnS2@C-SC可承受大幅度的弯曲变化。在120°的弯曲角度下循环弯曲1000次后,其电容保持率依然能达到91.7%。这表明了该柔性超级电容器在柔性可穿戴设备上有很大的应用价值。通过一种成本低廉的水热法和温度可控的煅烧方法,制备了不同内部结构的ZnCo2O4纳米球均匀附着在碳纤维布(CC)表面上,形成了 ZnCo2O4@CC电极材料。在0.5 A g-1的电流密度下,该电极的质量比电容为882.5 F·g-1,并且在5.0 A·g-1的电流密度下循环5000圈后仍然具有99.4%的电容保持率。利用高粘性的PAAm-PDA-Na2SO4水凝胶作为凝胶电解质与该电极材料组装成超级电容器(ZCO-SC)并对其进行了电化学性能测试。由于多巴胺具有较强的粘附性,ZnCo2O4@CC电极材料能很好的粘附在PAAm-PDA-Na2SO4凝胶电解质上,成功解决了柔性超级电容器中电极材料与凝胶电解质之间接触不良的问题。同时,由于PAAm具有柔软性和可延展性,ZCO-SC可以实现任意角度下的弯曲与折叠,且在形变的过程中其电容性能可以得到良好的保持。ZCO-SC在0.5A·g-1的电流密度下表现出252 F·g-1的质量比电容,并且在5.0 A·g-1的电流密度下循环5000圈后仍然具有98.7%的电容保持率。优越的电化学性能归因于ZnCo2O4@CC电极材料的内部核壳结构的独特的稳定性与强粘性凝胶电解质的共同作用。本实验不仅改善了电化学性能,还给柔性可穿戴设备提供了一个新的选择。