纤维素基纳米复合材料在储能领域的应用研究进展
2021-12-21栾云浩刘婉嫕李宇航刘鹏涛
中国造纸 2021年10期
栾云浩 曹 慧 刘婉嫕 李宇航 王 聪 刘鹏涛
(天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457)
由于现代社会的飞速发展,全球面临着日益增多的电力消耗,人们对能源需求的上涨已成为一个严重的问题。因此,研究者们对开发先进、低成本和环保型储能设备的兴趣稳定增长[1]。其中超级电容器和电池方面的电化学储能系统(例如锂(钠)离子电池和锂硫电池)在为便携式电子设备、电动汽车、混合动力汽车甚至大型储能系统提供动力方面显示出巨大的潜力[2]。除了性能和安全性增强之外,储能设备未来发展的主要挑战是降低生产和总体设备成本,实现柔性设备,并利用绿色和丰富的原材料,实现环保工艺以及开发易于回收利用的材料设备。在众多候选材料中,纤维素衍生的作为各种电化学能量存储设备的材料受到越来越多的关注[3]。
纤维素是地球上最丰富的可再生有机聚合物,其结构是由D-葡萄糖连接而成的线性天然高分子,具有优异的亲水性、生物降解性、生物相容性、易于成膜和凝胶等优点,与此同时,纤维素自身的晶体结构赋予了其优良的机械性能。随着纳米技术的发展,纤维素逐渐走向纳米领域。由纤维素制备的纳米纤维素具有比表面积大、热膨胀系数低、密度小、强度高、有利于对其进行表面改性等优点。由于纳米纤维材料优异的结构性质,人们将其应用于各个领域,例如将光学透明材料[4]用于增强聚合物纳米复合材料[5]、仿生材料生物传感器和能量收集器[6]。……
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