【摘 要】
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由于出色的光学性能和电化学性能,透明柔性超级电容器（Transparent and Flexible Supercapacitors,TFSCs）在可穿戴便携电子器件和智能触摸视觉设备中具有极大的应用潜力,这种器件在能量密度、功率密度、循环寿命、机械性能和透光率等性能参数上都有较高的要求。然而,为了保持器件较高的透光率,电极材料一般被设计的非常薄,导致器件比电容有限,因此优化电极材料的组成与结构成
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由于出色的光学性能和电化学性能,透明柔性超级电容器（Transparent and Flexible Supercapacitors,TFSCs）在可穿戴便携电子器件和智能触摸视觉设备中具有极大的应用潜力,这种器件在能量密度、功率密度、循环寿命、机械性能和透光率等性能参数上都有较高的要求。然而,为了保持器件较高的透光率,电极材料一般被设计的非常薄,导致器件比电容有限,因此优化电极材料的组成与结构成为提高透明柔性超级电容器性能的关键因素。首先,我们制备了还原氧化石墨烯（r GO）@银纳米线/PET透明电极,并组装成“三明治”型透明柔性超级电容器器件,其透光率最高为78%,最高比电容为0.54 m F cm-2。通过冷冻干燥法改变电极中的r GO薄膜的微观结构,TFSCs相比未冷冻干燥时电子迁移变差,而比电容提高了约33-52%。结果表明,r GO层间距的增大促进了离子在电解质中的扩散,并提供更多的界面来容纳离子。我们通过理论计算还证实了r GO的层间距越大,其能带间隙越大,氢离子在r GO的层中的扩散势垒越小。该研究为优化电极材料的微观结构提供了新的技术路线和有效的理论、数据支持。同时,为了进一步提高器件的光电化学性能,我们制备了r GO/MXene@银纳米线/PET复合电极,相比于未复合MXene材料的电极,在相同透光率的前提下比电容提升了66～95%。我们通过计算得出r GO/MXene复合电极的电荷存储能力大于r GO电极,其原因在于两个方面:其一是MXene的掺入撑开了致密堆积的r GO片层,提高其有效比表面积;其二是MXene本身的电荷储存和电荷传输的能力发挥作用。我们制备了MXene电极以确定复合电极中MXene组分的作用,得到的TFSCs比电容最高为1.49 m F cm-2,说明MXene具有优异的储存电荷能力和导电性。为此我们制备了MXene为电极材料的透明柔性微型超级电容器（MSCs）,得到的器件最大比电容为1.65 m F cm-2,最高透光率为91%。该研究为优化电极材料的组成和微观结构提供了新的技术路线和有效的理论、数据支持,并提供了通过改变电极构型来提高超级电容器综合性能的方法。
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