木質素基材料在混合型超級電容器電極材料中的研究進展

龍垠熒，楊健，管敏，楊怡洛，程正柏，曹海兵，劉洪斌，安興業

（1 天津科技大學輕工科學與工程學院，天津 市制漿造紙重點實驗室，天津 300457；2 浙江景興紙業股份有限公司，浙江 平湖 314214）

隨著能源日益枯竭和環境污染的加劇，超級電容器因其具有充放電速率快、長循環壽命、高功率密度、高倍率性能、維修成本低等優點，成為當前最有前景的新能源設備之一，尤其是當前國家“雙碳”戰略背景下，深入開發新能源材料具有重大的經濟效益。目前，大部分超級電容電極材料利用化石能源作為原料，在制備過程中會產生污染性氣體，因此開發可再生、可生物降解的新型高性能儲能設備迫在眉睫。

超級電容器又被稱為電化學電容器，其主要分為雙電層超級電容器和贗電容超級電容器。雙電層超級電容器的電極材料主要由碳材料組成，包括活性炭、石墨烯、碳納米管等具有高比表面積、高電導率的碳材料。盡管雙電層超級電容器具有長循環壽命、高電導率的特點，但由于碳材料的電化學活性位點少，限制了能量密度的增加，商用的雙電層超級電容器的能量密度僅為3～6W·h/kg，遠小于電池的能量密度（50～1000W·h/kg），這會極大限制其在儲能設備中的應用。贗電容超級電容器電極材料主要由活性材料組成，且這種材料能進行表面或近表面快速可逆法拉第氧化還原反應，主要包括貴金屬（如Pt、Au、Ru 等）、金屬氧化物/硫化物/氫氧化物［如MnO、NiO、CoS、MoS、Fe(OH)等］、導電聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）等具有高理論比容量的材料，其理論的比容量是雙電層超級電容器的10～100 倍。……