生物質(zhì)柔性超級電容器的研究進(jìn)展

王彩霞，程 輝，曾艷飛，金冠華，張 凱，范基勇

（1.新疆理工學(xué)院，新疆 阿克蘇 843100；2.新疆新能源與儲能技術(shù)重點實驗室，新疆 阿克蘇 843100）

近年來，為適應(yīng)儲能器件向輕薄、微型及柔性可穿戴式發(fā)展的趨勢，人們開發(fā)了許多新型儲能裝置[1-3]。在發(fā)展中的儲能裝置中，碳基電極的柔性全固態(tài)超級電容器因具有可快速充放電、高功率密度、更長的循環(huán)壽命、安全環(huán)保和優(yōu)良的力學(xué)性能，獲得了人們的青睞[4-5]。它可以有效調(diào)節(jié)間歇性的能量流動，在混合動力汽車、生物醫(yī)學(xué)植入物、可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力，但有限的能量密度嚴(yán)重阻礙了柔性超級電容器的廣泛應(yīng)用。根據(jù)能量密度的計算公式（E=0.5CV1/2），獲得更高能量密度的關(guān)鍵，是設(shè)計具有高電容量的電極材料或拓寬電容器的電極電勢。許多文獻(xiàn)表明[6-9]，構(gòu)建高比表面積和分級多孔結(jié)構(gòu)，是提高碳電極電容量的有效途徑。一般認(rèn)為，微孔可以為離子的快速吸附/解吸提供豐富的活性中心，中孔和大孔則是電解質(zhì)傳輸和離子擴(kuò)散的通道[10]。與煤相比，生物質(zhì)炭具有天然的孔結(jié)構(gòu)、大的表面積、豐富的來源、低廉的價格，因此更具優(yōu)勢。但近年來的研究表明，生物質(zhì)材料天然的孔隙結(jié)構(gòu)，對提高柔性電容器的性能意義不大，因此對生物質(zhì)材料的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控及表面修飾，是研究的重要方向。

電極電勢V對超級電容器能量密度的提高效果更加顯著，V的提升主要依賴于電解質(zhì)電位窗口的增大[11]。傳統(tǒng)的電容器和電池存在電解液泄漏、易燃易爆等問題，為了解決上述問題，研究者們提出了電解液由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)型的理念，并致力于研究聚合物凝膠電解質(zhì)。……