基于导电PEDOT:PSS涂层布和汗液电解质的可穿戴超级电容器

随着物联网，虚拟/增强现实和机器人技术的进步，越来越多的人开始对具有高密度柔性储能器件的的智能可穿戴设备感兴趣。但传统的储能设备使用有毒的电解质的常态，及使用寿命有限等问题，限制了智能可穿戴设备的发展。近日，英国格拉斯哥大学工程学院的科学家们设计了基于PEDOT：PSS的柔性超级电容器（SC），用于自供电的智能纺织器件和可穿戴集成系统，解决了传统电池器件的安全隐患。

研究人员开发的柔性超级电容器使用聚酯纤维素布作为基材和隔离膜，并使用聚（3,4-乙撑二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）作为汗液电解液的活性电极和集电器。使用汗液作为电解质主要是因为其相比当今广泛使用的有机电解质，具有无毒，安全且环境友好的优点。而PEDOT：PSS作为高活性材料，能够提供混合的离子导电性和电子导电性，与纺织品的更好粘合，低温加工以及良好的生物相容性。

尽管关于PEDOT：PSS用于柔性超级电容器的制造的报道很多，但在基于纺织品的柔性超级电容器中，PEDOT：PSS通常沉积在碳纤维的顶部，且通常使用有毒的酸性电解质，此研究中，科学家们首次报告PEDOT：PSS作为单个电极的使用（既作为集电器又作为有源电极）。

为了提高导电性，研究人员在PEDOT：PSS中掺入了二甲基亚砜（DMSO）。PEDOT：PSS与纤维素/聚酯纤维布之间的稳定粘附力是由于带电的PEDOT：PSS与纤维素的羟基之间具有很强的静电和氢键相互作用。由于存在天然纤维素纤维，这些布为PEDOT：PSS涂层提供了出色的湿吸收能力。而 PEDOT：PSS的这些特征显著改善了柔性超级电容器的电化学性能。通过观察发现，这种柔性超级电容器即使在极少汗液的存在下也能为可穿戴传感器供电，且具有优异的性能。

这项研究证明了柔性超级电容器在自供电可穿戴设备/纺织品中的潜力。表明基于导电性PEDOT：PSS带有汗液电解质的纺织品柔性超级电容器，为发展具有传感器的低功耗自供电可穿戴系统提供了可行性方案。

相关链接：PEDOT：PSS

参考资料：Libu Manjakkal, Nivasan Yogeswaran,  Ensieh S. Hosseini,etal.

A Wearable Supercapacitor Based on Conductive PEDOT:PSS‐Coated Cloth and a Sweat Electrolyte[J]Adv. Mater. 2020    doi.org/10.1002/adma.201907254