▲图说：A）单臂碳纳米管薄膜电极上的BNNT隔膜的电镜图；B）超级电容器阻抗谱图：初始（蓝色），25%压力拉伸1000次（黑色），50%压力拉伸1000次（红色）；C）超级电容器循环伏安法谱图：初始（蓝色），25%压力拉伸1000次（黑色），50%压力拉伸1000次（红色）
近日，俄罗斯斯科尔科沃科技学院与芬兰阿尔托大学的科学家们提出了一项用于制备超级电容器的单壁碳纳米管柔性电极和氮化硼纳米管隔膜的新方法。该柔性超级电容器的制备方法简单，并且性能稳定，可作为可穿戴电子器件和柔性储能系统的候选器件。
柔性超级电容器的隔膜除了需要具有非导电性、多孔性和化学惰性之外，还需在弯曲或伸展时不会产生严重的结构破坏。满足这些要求的材料包括聚合物和聚合物基电解质。然而，这些材料虽价格低廉且无毒，但润湿性差，并且机械强度不高，还会使内阻增加。与此相反，用在这项工作中的氮化硼纳米管（BNNT）是一种介电纳米材料，具有很高的杨氏模量和拉伸强度，因此是柔性隔膜的理想材料。超级电容器的另一个关键部件是电极，它必须具有高导电性和机械稳定性。在此项研究中使用的碳纳米管薄膜具有独特的孔结构，高比表面积，低电阻率和高化学稳定性，特别高的杨氏弹性模量和拉伸强度。
BNNT隔膜仅0.5微米厚，能为电容器提供可靠的短路保护和较低的等效串联电阻。该柔性超级电容器在2万次充放电循环后仍可保持96%的初始电容量，并且等效串联电阻仅4.6欧。当承受1000次50%强度的拉伸后，体积电容量和体积能量密度仅有少量提升。此外，它的电阻仅250欧。该柔性超级电容器的制造方法简单，易扩大化生产，使其在未来可穿戴设备中具有一定的潜力。
“我们使用单壁碳纳米管薄膜作为电极，BNNT作为隔膜来制造柔性超级电容器。因为这些材料的晶格结构能增强材料之间的关联，使电容器在机械拉伸下的测试和表征成为可能。同时我们还成功地解决了设备的弹性问题。”该研究的主要作者Evgenia Gilshteyn博士说道。
Albert Nasibulin教授补充道：“柔性超级电容器的制备方法简单，并且性能稳定，可作为可穿戴电子器件和柔性储能系统的候选器件。”
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编译：Coke 审稿：阿淼 编辑：张梦
来源： https://phys.org
