全球向可持续能源的转型极大地推动了对高效储能技术的需求[1,2]。与传统储能系统（如燃料电池、电容器和电池）相比，超级电容器（SCs）具有超长循环寿命、高功率密度、快速充放电速率以及环保等优点[[3], [4], [5], [6]]。这些优势使得SCs在便携式和可穿戴电子设备（如曲面智能手机、电子皮肤和植入式医疗设备）中得到广泛应用[[7], [8], [9]]。因此，要实现商业化，必须开发同时具备优异电化学性能和高机械柔性的柔性SCs，这两者都是关键且具有挑战性的要求。通常，SCs采用夹心结构，最外层是集流体，中间依次包裹电活性材料、电解质和隔膜。SCs的电化学性能在很大程度上取决于活性材料。因此，许多研究致力于开发和制造新型活性材料以提高其电化学性能[[10], [11], [12], [14]]。
由于导电聚合物（CPs）具有内在的柔韧性和通过电化学沉积容易沉积在集流体上的特性，它们被认为是制造柔性SC的理想材料[15,16]。聚吡咯（PPy）作为一种常用的导电聚合物，因其易于合成、优异的导电性、高比电容和固有的聚合物柔韧性而被认为是柔性SCs的非常有前途的电极材料[17,18]。PPy通常通过吡咯单体的化学或电化学聚合来制备。对于化学合成，制备好的PPy通常需要与绝缘聚合物粘合剂（例如聚四氟乙烯）混合，才能从粉末样品制备出电极。与化学合成相比，电化学合成方法更具吸引力，因为它不需要绝缘粘合剂。这是因为PPy薄膜可以直接且均匀地生长，并牢固地附着在集流体上，从而实现一步制备即可用于最终应用。然而，当使用传统集流体（包括金属箔、碳布、碳纳米管薄膜和石墨纸（GP）进行PPy电极的电化学制备时，PPy会在其表面密集生长[19,20]。这种密集生长会形成较大的“死体积”，从而延长离子向内部活性材料的扩散路径。此外，由于活性材料和集流体是独立的，重复扭曲或弯曲后活性材料容易脱落，导致柔性电极的电化学性能下降[21]。另外，PPy在充放电循环过程中的体积变化和脆性也会导致循环稳定性较差[22,23]。这些限制限制了PPy在柔性SCs中的实际应用。
为了有效利用电活性材料，许多研究致力于开发三维集流体，如碳纳米管（CNT）海绵、CNT森林、石墨烯泡沫和通过化学气相沉积（CVD）制备的垂直石墨烯薄膜[[24], [25], [26], [27]]。然而，这些集流体的制备需要复杂的实验装置和苛刻的实验条件，这阻碍了它们在储能设备中的广泛应用。此外，它们仍然需要使用隔膜来构建夹心结构的柔性SC。隔膜可以促进电解质离子的传导，同时防止两个电极之间的电子传导。然而，这种包含两个分离电极和隔膜的结构引入了过多的额外体积和重量。在反复弯曲过程中，分离的电极和隔膜容易受到结构损坏，导致器件的弯曲耐受性较差。此外，传统凝胶电解质（例如PVA-H2SO4）与电活性材料之间的接触界面有限，阻碍了电解质离子的渗透。因此，开发一种新型集流体以制备无隔膜的SCs是非常必要的，这种集流体既能促进PPy在其内部的分散生长，又能增强与电解质的接触。
鉴于水凝胶的高亲水性和三维多孔网络结构，本研究开发了一种新型的水凝胶涂层GP集流体，用于通过电聚合加载PPy。通过将4-羧基苯硼酸（CPBA）掺杂剂共价结合到PVA链上来合成涂层水凝胶。SEM表征显示，固定在PVA链上的CPBA掺杂剂在电聚合过程中可以作为锚定位点，促进PPy在PVA-CPBA水凝胶网络中的分散生长。因此，这一过程形成了具有互穿网络结构的PPy@PVA-CPBA电极。相比之下，未接枝掺杂剂的PVA水凝胶由于缺乏锚定位点，导致PPy在其网络中无法分散生长，形成了相分离的PPy/PVA电极。电化学测量表明，PPy@PVA-CPBA电极的面电容和循环稳定性显著提高。此外，还使用制备好的PVA-CPBA涂层石墨纸集流体制备了无隔膜的背靠背柔性超级电容器。该器件在0.5 mA cm?2电流密度下的面电容为110.2 mF cm?2。经过10000次循环后，PPy@PVA-CPBA超级电容器的电容保留了82.6%；经过1000次弯曲循环后，其电容保留了83.8%，而PPy/PVA超级电容器的电容仅保留了32.9%。这项工作提出了一种新型的水凝胶基集流体和无隔膜的背靠背柔性超级电容器，为高性能柔性SCs的发展提供了新的研究思路。
