鄒德春課題組在鈣鈦礦憶阻器及PEDOT超級(jí)電容器領(lǐng)域取得新的研究進(jìn)展
圖1. 器件結(jié)構(gòu)示意圖及I-V性能
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二．原位氣相沉積聚合：提升PEDOT可拉伸超級(jí)電容器性能的新思路
?? 可拉伸電子設(shè)備由于在便攜性、可穿戴性方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)柔性電極技術(shù)領(lǐng)域里興起的研究熱點(diǎn)。隨著各類可拉伸功能器件的發(fā)展，開(kāi)發(fā)具有高穩(wěn)定性、高能量密度與功率密度的可拉伸電源變得愈發(fā)迫切。超級(jí)電容器具有功率密度高、充放電快速、循環(huán)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，因而受到學(xué)界的廣泛關(guān)注。PEDOT由于其良好的導(dǎo)電性、電化學(xué)活性與機(jī)械穩(wěn)定性成為超級(jí)電容器的一種理想電極材料，但受限于聚合及負(fù)載方法，基于PEDOT作為活性電極材料的可拉伸超級(jí)電容器性能仍有待進(jìn)一步提升。針對(duì)高性能可拉伸PEDOT超級(jí)電容器的開(kāi)發(fā)，PEDOT負(fù)載方式的改進(jìn)是重中之重。由于可拉伸電極表面往往具有非常復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，并存在較多微觀起伏與孔隙，傳統(tǒng)的PEDOT負(fù)載方法很難完全覆蓋電極表面，存在孔隙滲透率低等缺點(diǎn)，難以制備出厚度較為均勻且覆蓋完全的PEDOT薄膜。
??? 近期，北京大學(xué)鄒德春教授課題組采用新型的原位氣相沉積聚合方法，通過(guò)對(duì)可拉伸織物進(jìn)行PEDOT修飾，構(gòu)建出可拉伸、性能穩(wěn)定的超級(jí)電容器，并表現(xiàn)出較高的面積比電容（0.64 F/cm2）與體積比電容（5.12 F/cm3）。在拉伸程度100%或充放電循環(huán)50000次后，電容值基本沒(méi)有衰減，表現(xiàn)出了良好的機(jī)械穩(wěn)定性及電化學(xué)穩(wěn)定性。與浸漬PEDOT：PSS分散液、氧化偶聯(lián)聚合等傳統(tǒng)PEDOT負(fù)載方式相比，該種新型的原位聚合方法將單體氣化后沉積在基底表面，經(jīng)加熱后原位聚合生成PEDOT薄膜。由于采用氣相沉積的方式，單體可以充分滲透進(jìn)入基底表面的孔隙結(jié)構(gòu)，不會(huì)存在溶液浸漬過(guò)程中孔隙滲透率不足的缺點(diǎn)；此外，聚合過(guò)程前無(wú)需對(duì)電極基底進(jìn)行任何前處理工作，也無(wú)需負(fù)載FeCl3等氧化偶聯(lián)劑，有助于減少PEDOT薄膜中的雜質(zhì)殘留，并有利于未來(lái)的大規(guī)模的工業(yè)級(jí)電極制備。此外，此種新型聚合方法還表現(xiàn)出了較高的基底普適性，在其他織物基底材料表面同樣制備出高質(zhì)量的PEDOT薄膜，因此可直接在不同織物基底上構(gòu)筑可穿戴電極，在可穿戴器件方面尤其具有優(yōu)勢(shì)。這是首次采用原位氣相沉積聚合的方式構(gòu)筑PEDOT可拉伸超級(jí)電容器，為PEDOT可拉伸超級(jí)電容器性能的提升提供了新思路，未來(lái)還有很大潛力有待挖掘。相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Materials Technologies (DOI: 10.1002/admt.201600009)上。
??? 北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生于瀟為該部分工作的第一作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部、教育部的資助。
??? 原文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600009/full
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圖2. 器件結(jié)構(gòu)及其I-V性能
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