【摘 要】
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超级电容器作为一种新型的储能器件,由于其独特的储能机理和低等效串联电阻、瞬时大放电电流以及使用寿命长等特点,引起了广泛关注。同时,诸如可穿戴式器件、微型医学器件、光电探测器、芯片电路等便携式柔性器件或微型芯片级器件的发展日益兴盛。这些器件通常体积较小或具有柔韧性,较为灵活,但他们自身不具有供能能力,需要借助性能优异以及具有高匹配度的储能器件来提供能量。柔性超级电容器因为具有较小的体积和优秀的灵活性
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超级电容器作为一种新型的储能器件,由于其独特的储能机理和低等效串联电阻、瞬时大放电电流以及使用寿命长等特点,引起了广泛关注。同时,诸如可穿戴式器件、微型医学器件、光电探测器、芯片电路等便携式柔性器件或微型芯片级器件的发展日益兴盛。这些器件通常体积较小或具有柔韧性,较为灵活,但他们自身不具有供能能力,需要借助性能优异以及具有高匹配度的储能器件来提供能量。柔性超级电容器因为具有较小的体积和优秀的灵活性,可与这些器件集成使用,适应于各种应用场景。柔性超级电容器的关键在于柔性集流体以及器件在各个状态下的性能稳定性和适应性。本文通过电化学沉积法以及磁控溅射法制备了MnO2基全固态柔性超级电容器,并对样品的形貌、结构以及电化学性能进行了系统分析。（1）对柔性铝箔进行表面修饰,利用混酸腐蚀在其表面形成纳米多孔的结构,通过喷镀超薄Au层形成Al/Au集流体,经进一步地电化学沉积MnO2而得到Al/Au/MnO2电极。纳米多孔的Al基底大大提升了MnO2的负载量以及电极的比表面积,而Au过渡层显著提升了电沉积体系中集流体与MnO2的附着力。所制备出的电极面积比电容在0.2m A cm-2时高达222.13 m F cm-2,组装成的超级电容器具有较高的体积能量密度0.73 m Wh cm-3,优秀的循环稳定性以及良好的柔韧性。（2）利用磁控溅射法在纳米多孔的Al/Au集流体上生长MnO2薄膜来形成薄膜电极,并进一步地探究了溅射功率以及工作气压对电极的形貌、结构和电化学性能的影响。溅射所制备的MnO2呈现纳米球、纳米花形状,具有较高的比表面积。电极在0.27 m A cm-2时比电容为19.23 m F cm-2。溅射的MnO2与集流体之间具有很强的附着力,循环充放电2000圈的过程中,比电容最高可上升至151.6%,最后稳定在89.2%。（3）在纸纤维基底上,利用叉指掩模版通过先后溅射Au层充当导电集流体和MnO2来制成平面叉指型P/Au/MnO2超级电容器。纸纤维粗糙多孔并具有很高的比表面积,其独特的管状结构为电极提供了特殊的核壳结构,作为离子、电子的快速传输通道。纸基叉指型超级电容器的比电容为1.125 m F cm-2,能量密度为5μWh cm-3,在循环充放电1000圈后,比电容上升至117%。同时器件具备优秀的柔韧性,有望与其他柔性器件集成应用,具有广阔的应用前景。
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