1. 超级电容器概述

在智能化的发展大潮中，柔性可穿戴电子产品日趋盛行，轻薄高效、安全可靠、性能稳定的柔性电化学储能器件更加为人们所期待。超级电容器作为一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能元件，兼具功率密度大、充放电时间短、倍率性能高、循环寿命长、工作温度范围宽等优势而备受关注^[1-2] 。

超级电容器在结构上主要由五部分组成，包括提供离子吸脱附和反应场所的正负电极、提供离子和传输介质的电解质、传输电子的集流体、防止正负极接触导致短路的隔膜以及保证整个器件为一体的封装材料。其中电极材料和电解质直接决定性能^[3]，所以在研究中最受关注。超级电容器利用多孔碳材料电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量，同时，配合电化学活性物质产生的法拉第赝电容进一步增大储能。双电层电容的产生主要基于电极和电解液上的电荷分离，其中电极材料的比表面积通常较大;法拉第赝电容，由贵金属和贵金属氧化物电极组成，其电容的产生是基于电活性离子在贵金属表面发生的欠电位沉积，或在贵金属氧化物电极表面及体相中发生的氧化还原反应而产生的吸附电容，该类电容产生的机理不同于双电层电容，它伴随着电荷传递过程的发生，通常具有更大的比电容^[4]。

2. 导电水凝胶概述

相比于超级电容器的传统材料，聚合物水凝胶具有显著优势^[5-6]。首先，作为新型准固态电解质，聚合物水凝胶赋予柔性超级电容器更高的安全性和耐用性。在柔性器件使用过程中，传统的液体电解质容易遭受外力刺激以及物理损伤( 诸如弯曲、扭转、拉伸、剪切等) ，导致器件出现不可逆功能性障碍，甚至引发电解液泄漏、爆炸，对使用者的安全造成威胁。聚合物水凝胶电解质本质上是液体电解液分散在高分子聚合物网络中形成的具有理想微结构的凝胶状固体。聚合物水凝胶主要利用分散在微结构中的液态电解质分子实现离子传导，其在室温下的电化学性能高度稳定。因此，聚合物水凝胶电解质不仅具有良好的机械强度和较高的离子电导率，而且不易泄漏、挥发性低、无腐蚀，具有极佳的安全性。其次，作为新型电极材料，聚合物水凝胶赋予柔性器件更高的储能特性。水凝胶中含有丰富的微结构网络，可提供充足的离子电导通道及大的电化学活性比表面积，有利于电化学储能过程顺利进行。

因此，聚合物水凝胶已成为柔性、可伸缩超级电容器的电极及电解质的理想选择。

3. 聚合物水凝胶电解质

3.1聚乙二醇聚合物电解质

1973 年，英国科学家 Wright 第一次发现了碱金属与聚乙二醇( PEO) 的络合产物，并通过实验证明了它们具有离子导电性能。相比于普遍的液态电解质，这种电解质具有较强的稳定性和较高的导电性。

Lewandowski等人^[7]将碱性聚乙二醇（PEO）的固体聚合物电解质（SPE）应用于电化学双层电容器，并在0#8211;1 V的电位窗口中获得1.7#8211;3.0 F的容量。他们还报告了基于活性炭的固态EDLC的特定电容为93 F#183;g^-1，与传统 KOH 水溶液电解质电容器相当( 90F#183;g ^-1 ) ，说明了全固体超级电容器研发的高度可行性。