一种墨水直写3D打印导电聚合物基微型超级电容器及其制备方法

技术特征：
1.一种导电聚合物基微型超级电容器，其特征在于，所述微型超级电容器包括基底、集流体、叉指型电极、凝胶电解质、封装层，其中，所述集流体的材料为金、银、铜或镍，所述叉指型电极的电极材料为pedot:pss/mxene复合水凝胶，所述凝胶电解质为聚乙烯醇/硫酸凝胶电解质，所述封装层为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚二甲基硅氧烷。2.根据权利要求1所述的一种导电聚合物基微型超级电容器，其特征在于，所述电极材料通过以下方法制备得到：将mxene溶解在溶剂中，分散均匀，随后加入pedot:pss，通过搅拌得到混合均匀的可打印油墨，然后通过墨水直写3d打印方式负载集流体上即可，其中，所述溶剂为水或者水-乙二醇混合溶剂。3.根据权利要求2所述的一种导电聚合物基微型超级电容器，其特征在于，所述水-乙二醇混合溶剂中水和乙二醇的体积比为2:1～20:1。4.根据权利要求2或3所述的一种导电聚合物基微型超级电容器，其特征在于，所述pedot:pss和mxene的质量比为7:1～1:5，两者总浓度为60～180mg ml-1
。5.权利要求1～4任一项所述的一种导电聚合物基微型超级电容器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括一下步骤：(1)将集流体通过墨水直写3d打印方式负载在基底上，烘干得到叉指型图案；(2)将mxene溶解在水或水-乙二醇混合溶剂中，分散均匀，随后加入pedot:pss，通过搅拌得到混合均匀的可打印油墨；(3)将步骤(2)得到的油墨通过墨水直写3d打印方式负载在步骤(1)得到的叉指型集流体上，得到复合水凝胶基叉指型电极；(4)将电解质水溶液涂覆在步骤(3)得到的叉指型电极上，烘干浓缩得到凝胶电解质；(5)将封装液涂覆在步骤(4)得到的凝胶电解质上方，干燥，得到封装好的导电聚合物基微型超级电容器。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚苯乙烯的任一种。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中3d打印空压为20～400kpa，打印速速为1～10mm s-1
，针头直径为0.06～1.5mm。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中电解质为聚乙烯醇/硫酸水溶液，其中聚乙烯醇含量为3～20wt％，硫酸含量为0.1～4mol l-1
。9.包含权利要求1～4任一项所述的一种导电聚合物基微型超级电容器的电子设备。10.权利要求1～4任一项所述的一种导电聚合物基微型超级电容器在智能家居、医疗、娱乐领域的应用。

技术总结
本发明公开了一种墨水直写3D打印导电聚合物基微型超级电容器及其制备方法，属于电化学储能技术领域。所述微型超级电容器包括基底、集流体、叉指型电极、凝胶电解质、封装层，其中，电极材料为PEDOT:PSS/MXene复合水凝胶。本发明通过乙二醇使PEDOT:PSS发生相分离，形成导电的PEDOT相，提高材料的导电性。再通过MXene和PEDOT:PSS的静电相互作用，防止聚集，保证油墨具有极佳的可打印性能；同时疏松多孔的结构有利于电解质离子的传输，获得了优异的电化学性能。本发明导电聚合物基微型超级电容器具有高的面积电容、倍率性能、能量密度、功率密度和优异的耐低温性能，在柔性储能领域具有巨大的潜力。巨大的潜力。巨大的潜力。


技术研发人员：李乐 孟健 刘天西 包旭冉
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2022/5/30