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木质素基超级电容器电极材料研究进展

2021-04-07徐慧民李莉娟欧阳新华胡会超

中国造纸学报 2021年1期

徐慧民 李莉娟 欧阳新华 胡会超

(福建农林大学材料工程学院,福建福州,350002)

超级电容器又称电化学电容器,由于其在便携式设备、电动汽车和固定储能系统中的广泛应用,被认为是现代储能系统的重要组成部分[1]。与其他储能系统相比,超级电容器不仅具有功率密度高、循环寿命长、快速充放电能力等优点,而且还具有结构简单、维护成本较低的优势,已成为近年来人们研究的热点。当前,超级电容器的发展面临着两个重要的问题:①虽然超级电容器具有高功率密度,但是其能量密度较低,限制了它的规模化应用,因此必须研发具有高能量密度的新型电极,以解决其规模化应用问题;②当前绝大多数超级电容器电极是采用化石能源基原材料制备,随着资源危机的愈演愈烈,超级电容器的绿色可持续发展已经受到严重威胁,因此研发生物质基超级电容器电极材料势在必行[2]。

木质素是大自然给予人类最重要的芳香烃高分子聚合物之一,它在自然界的储量仅次于纤维素,因此基于木质素开发功能性高附加值材料一直是人们研究的热点[3-5]。从化学结构上分析,木质素具有天然的三维芳香烃结构,使得木质素具有合成多孔炭材料的潜力,它合成的多孔炭材料具有在高温炭化过程中不易形成多孔形貌坍塌的优势[6],十分适合作为超级电容器炭电极的原材料;而且,愈创木基与紫丁香基木质素结构单元含有大量的甲基芳基醚键,经脱甲基反应后制备的多酚羟基木质素具有优异的电化学特性,酚醌互变特性使其可成为性能优异的赝电容超级电容器电极材料。……

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