AgNWs/PEDOT：PSS電極的絲網印刷制備及其電化學性能研究

王仁文

（湖北省電力裝備有限公司，武漢 430000）

引言

作為一種新興的儲能元件，超級電容器在電動汽車、新能源電力系統中具有廣闊的應用前景。在超級電容器的制備過程中，柔性電極的制備是關鍵環節，其中性能較好的導電材料發揮著至關重要的作用[1-7]。在新興的導線材料中，銀納米線（AgNWs）具有優秀的機械穩定性和導電性，得到了大力發展。基于此，進行AgNWs/PEDOT:PSS電極的絲網印刷制備試驗，并對其電化學性能進行了研究。

1 試驗方法及步驟

（1）AgNWs網格的絲網印刷制備：為了提高PET基地的表面親和力，對其進行了等離子處理，隨后，引入絲網印刷技術，在處理后的PET基地上涂上AgNWs油墨。將溫度調為120℃，退火15 min，最終處理出導電性。

（2）混合PEDOT:PSS溶液的制備：將2%的曲拉通和6%的乙二醇導入PEDOT:PSS液體中，然后劇烈攪拌使其充分混合。

（3）H3PO4電解質的制備：將聚乙烯醇、磷酸和去離子水混合，三者的質量比為1∶1∶10，然后將混合后的液體放入烘箱中加熱，溫度設置為100℃，加熱直至形成凝膠電解質。

（4）AgNWs/PEDOT:PSS電容器的制備：首先將混合PEDOT:PSS溶液涂覆在AgNWs網格電極上，然后放置在熱臺上，將溫度設置為120℃，退火15 min可以得到AgNWs/PEDOT:PSS復合電極。將兩片電極重疊后涂上H3PO4電解質，最終得到了柔性超級電容器。

2 結果及討論

采用等離子照射功率、照射時間、退火溫度和壓力按壓4種方式來研究該超級電容器的性能參數，參數分別設置為：等離子照射功率參數選取160 W、180 W和200 W；等離子照射時間選取10 min、15 min和20 min；退火溫度選取120℃、140℃和160℃；壓力按壓選取了0 MPa、5 MPa、25 MPa和35 MPa。結果如圖1所示。

觀察圖1(a)可得，180 W時電極的性能相對最佳，方阻為2.01Ω/sq；觀察圖1(b)可得，15 min時電極的性能相對最佳，方阻為2.05Ω/sq；觀察圖1(c)可得，160℃時電極的性能相對最佳，方阻為1.37Ω/sq；觀察圖1(d)可得，35 MPa時電極的性能相對最佳，方阻為1.76Ω/sq。

圖1 結果圖

為進一步測試該電容器的性能，測試了電容器的CV曲線和GCD曲線，曲線如圖2所示。觀察圖2(a)可知，在不同的掃描速率下，曲線仍呈現飽和封閉的形態，證明了其具有優秀的速率響應性能；觀察圖2(b)可知，在不同的電流密度下，曲線呈現等腰三角形的形態，證明了其性能理想。

圖2 結果圖

對該超級電容器的機械穩定性做了進一步的測試，測試結果如圖3所示。

圖3 結果圖

觀察圖3(a)可知，該電容器在彎折和非彎折兩張情況下，其CV曲線一致；觀察圖(b)可知，隨著電容器彎折次數的增加，其電容呈現下降趨勢，在100次彎折后仍能維持初始電容的70%；觀察圖3(c)可知，隨著電容器彎折次數的增加，其GCD曲線均呈現等腰三角形的形態，圖3(a)～(c)即可說明電容器良好的機械穩定性。然后將電容器在200 mV/s的速率下進行掃描，得到持續工作5000次后的CV曲線和電容保持率曲線，結果如圖3(d)和(e)所示。可以看出，此時電容器仍能保持初始電容的75%，這一結果說明了該電容器具有良好的穩定性。

3 結論

隨著絲網印刷技術的不斷發展，將絲網印刷技術引入超級電容器的制備過程成為了主流趨勢。因此，本研究設計制備了基于AgNWs/PEDOT:PSS電極的新型三明治結構電容器。通過測試證明其具有更加優秀的電化學性能。