纤维基柔性超级电容器研究进展

介绍了纤维基柔性超级电容器工作原理;详述了不同类型纤维基柔性超级电容器的构成、性能和特点;并展望了纤维基柔性超级电容器未来的研究方向和趋势。根据组装方式的不同,纤维基超级电容器主要可分为并列型、扭转型、缠绕型、同轴型和轧制型。并列型纤维基超级电容器制备简便,但能量存储性能受到限制,兼容性差;扭转型和缠绕型纤维基超级电容器具有较高电极间离子交换效率,操作简便,耐久性相对较差;同轴型纤维基超级电容器制备过程相对复杂,具有较高的电容性能和结构强度;轧制型纤维基超级电容器制备简便,能够提高组装器件的储能性能,但对于制备材料的要求较高。相比其他类型超级电容器,同轴型纤维基超级电容器具有更高的比容量和电化学性能,与织物的结合能力更加优异,将成为制备柔性储能器件和智能纺织品的主要纤维基超级电容器。     

纳米纤维素在柔性电子器件的应用进展

从纳米纤维素的物理化学性能出发概述了纤维素纳米基柔性材料在柔性电子领域的应用优势,重点介绍了纤维素纳米基柔性材料在电极、隔膜和电解质以及超级电容器等储能器件中的前沿研究,展示了材料复配、化学改性、工艺改进等对电子器件电化学性能和机械性能的改进;同时介绍了纤维素纳米基柔性材料在传感器中的最新应用,对应变、湿度和pH具有响应的弹性体、气凝胶和膜材料的开发,以及传感灵敏度、耐环境性和相容性等的改善。最后展望了纤维素纳米基柔性材料的发展前景并总结了当前面临的挑战,对柔性电子材料的研究工作具有一定参考价值。     

基于镍材料的柔性固态超级电容器研究进展

柔性固态超级电容器在可穿戴电子设备的储能领域发挥着重要作用，电极作为关键部件，决定了储能器件的性能。镍基材料具有优越的电化学性能，作为电极材料具有广阔的应用前景。根据化学成分将镍基材料分为若干类，重点介绍了镍基/金属以及镍基/非金属材料柔性固态超级电容器的最新进展。简要总结了镍基材料面临的挑战，并对未来的发展进行了展望。     

石墨烯基柔性/可拉伸超级电容器研究进展

随着柔性可穿戴电子设备的发展，与之相匹配的柔性/可拉伸储能器件的市场需求越来越大。柔性/可拉伸超级电容器（FSC）因具有机械性能良好、功率密度高、循环稳定性好和电化学性能稳定等优点而受到广泛关注。作为FSC的核心部件，不同结构的电极将直接影响FSC的整体性能。文章重点概括了石墨烯基电极结构的设计和电极制备对超级电容器的柔性/拉伸性能以及电化学性能的影响。     

超级电容器电极材料研究进展

作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型环境友好型储能体系,超级电容器具有许多其它储能器件无法比拟的优异特性,可为化石能源枯竭和环境恶化等问题提供绿色解决方案。在介绍超级电容器工作原理、应用前景、发展状况及特点的基础上,概述了超级电容器电极材料,特别是碳基电极材料的研究进展。     

石墨烯基材料在超级电容器中的研究进展

超级电容器作为一种新型的储能器件,具有广泛的应用前景。石墨烯基材料表现出优异的电化学性能,在超级电容器电极材料方面具有潜在的应用价值。文章简单对石墨烯/碳,石墨烯/金属氧化物,石墨烯/导电聚合物等三类石墨烯基超级电容器电极材料进行简单论述。     

固态柔性超级电容器构筑及其材料的研究进展

传统的超级电容器因柔性差、安全性低等问题无法满足可穿戴电子产品的需求。基于此，固态柔性超级电容器应运而生，以其独特的柔性、延展性和高安全性等特点引起了众多学者的关注。本文首先简要介绍了固态柔性超级电容器的研究意义，总结了其主要的组成结构，并指出二维叉指超级电容器适用于微型电子器件，一维线型超级电容器具有更好的柔性和适应性。然后重点概述了固态柔性超级电容器用电极材料和电解质材料的研究进展，并对其现存问题进行探讨，指出该领域进一步发展的关键技术是如何提高电极的容量性能和循环稳定性以及电解质材料的力学性能、导电性和电化学稳定窗口。     

基于导电聚合物柔性超级电容器电极材料的研究进展

柔性超级电容器具有灵活性高、充放电速度快、功率密度大、绿色环保、安全性高、成本低等优越性能,在可穿戴电子设备领域具有重要的应用价值。纯导电聚合物电极材料的循环稳定性和电化学性能有限,而导电聚合物复合其他导电材料形成的复合电极能改善其循环稳定性和电化学性能。根据近年来不同导电聚合物基柔性超级电容器电极材料的研究进展,介绍了以导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩)基复合材料作为柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究。     

石油焦基活性炭电极的研究进展

超级电容器是一种新型储能装置,具有充电时间短、寿命长、绿色环保等特点。石油焦基活性炭是超级电容器常用的电极材料,它的研究发展制约着电容器性能的进一步提高。简述了活性炭电极在超级电容器中的应用,并重点介绍了石油焦基活性炭电极的研究进展。     

表面化学反应控制制备多级结构电极材料及性能

超级电容器和锂离子电池等储能设备的研究和开发日益受到人们的关注。对于超级电容器和锂离子电池等储能设备,其电化学性能主要取决于电极材料,因此高效储能材料的制备成为开发高效储能设备的关键。本文主要介绍了多级结构过渡金属氧化物基电极材料的制备及性能,重点阐述了本实验室近年来在研制高性能超级电容器和锂离子电池方面的相关工作:基于表面化学反应控制制备多级结构金属氧化物、金属氢氧化物/碳嵌入式纳米杂化物以及多种三维结构的多元复合电极材料,表现出优异的电化学性能。     

High performance of a solid-state flexible asymmetric supercapacitor based on graphene films

Solid-state flexible energy storage devices hold the key to realizing portable and flexible electronic devices. Achieving fully flexible energy storage devices requires that all of the essential components (i.e., electrodes, separator, and electrolyte) with specific electrochemical and interfacial properties are integrated into a single solid-state and mechanically flexible unit. In this study, we describe the fabrication of solid-state flexible asymmetric supercapacitors based on an ionic liquid functionalized-chemically modified graphene (IL-CMG) film (as the negative electrode) and a hydrous RuO(2)-IL-CMG composite film (as the positive electrode), separated with polyvinyl alcohol-H(2)SO(4) electrolyte. The highly ordered macroscopic layer structures of these films arising through direct flow self-assembly make them simultaneously excellent electrical conductors and mechanical supports, allowing them to serve as flexible electrodes and current collectors in supercapacitor devices. Our asymmetric supercapacitors have been optimized with a maximum cell voltage up to 1.8 V and deliver a high energy density (19.7 W h kg(-1)) and power density (6.8 kW g(-1)), higher than those of symmetric supercapacitors based on IL-CMG films. They can operate even under an extremely high rate of 10 A g(-1) with 79.4% retention of specific capacitance. Their superior flexibility and cycling stability are evident in their good performance stability over 2000 cycles under harsh mechanical conditions including twisted and bent states. These solid-state flexible asymmetric supercapacitors with their simple cell configuration could offer new design and fabrication opportunities for flexible energy storage devices that can combine high energy and power densities, high rate capability, and long-term cycling stability.     

一维有序聚苯胺纳米阵列在超级电容器中的研究进展

从聚苯胺（polyaniline, PANI）的结构特征和导电机理出发,详细叙述了一维有序PANI纳米阵列的优点及各种制备方法,指出了PANI纳米阵列作为超级电容器电极材料的优势。根据电极材料分类,重点综述了PANI阵列结构基与导电高分子材料、碳材料、金属氧化物复合作为超级电容器电极材料的应用情况;讨论了这些电极材料的结构特点、制备方法、提高电化学储能性的机理及上述研究中存在的问题;最后根据存在的问题,提出进一步优化PANI阵列结构基电极材料电化学性能的制备方法与策略,并对未来PANI阵列结构基电极材料在超级电容器的发展前景进行了展望。     

超级电容器电极材料研究进展

化石燃料的枯竭、环境污染以及清洁能源输出不连续性和不稳定性是目前社会电力发展需求中的主要问题,在各种电化学储能技术中,超级电容器因具有充放电速度快、使用寿命长、功率密度大而被广泛研究。在众多影响超级电容器的因素中,电极材料对其整体性能起到决定性作用。综述了超级电容器用电极材料,如碳基材料、导电聚合物、金属氧化物和氢氧化物、金属硫化物的储能机理及其研究进展。最后,对目前电极材料研究所面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

生物质衍生碳材料在超级电容器中的应用

能源和环境问题是人类可持续发展的关键问题,超级电容器作为一种新型的储能设备备受关注。碳材料作为超级电容器的电极材料,因具有良好的导电性、较大的比表面积及高稳定性被广泛应用。其中,以生物质作为前驱体制备所得的碳材料具有具有成本较低、来源广泛、形式多样等特点,同时此类材料表面常含有大量杂原子基团,大大提升了其相应的电容性能,因此受到了人们的广泛关注。本文介绍了部分以生物质为前驱体制备碳材料及其电容性能研究的工作。     

A Review on Nanocellulose and Its Application in Supercapacitors

Commercially available supercapacitors offer very limited advantages over other energy storage devices. Balancing their electrochemical performance such as capacitance, energy density, and cyclability is challenging. Studies have shown that this challenge can be overcome by using light and cheap substrates that are highly stable with solvents, and have high loading capacities and compatibility with nanomaterials. Nanocellulose, derived from wastes or biomass, is a good candidate for integrating with other nanosize conductive materials, such as carbon, conducting polymers, and metal oxides, as active materials or nanocomposites for supercapacitors. This review focuses on the properties and preparation of nanocellulose sourced from wastes (biomass) and bacteria, and extends to emerging materials, such as metal–organic frameworks and MXene, for nanocellulose-based supercapacitors. Even though supercapacitors are mainly composed of electrodes, electrolytes, and separators, this paper focuses on the overall electrochemical performance of nanocellulose-based supercapacitors to evaluate the influence of nanocellulose. In addition, the potentials and possible limitations of nanocellulose in supercapacitors are discussed. Overall, the incorporation of waste-derived nanocellulose into energy storage applications is an initiative that improves the circular economy and supports environmental sustainability.     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

分级多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器因其高功率密度、超高速充放电、高稳定性等突出特点在电化学储能装置中引起人们极大关注.在当前开发的电极材料中,碳材料因其良好的导电性、孔隙率及形貌可调等特点备受青睐.传统的单一微孔碳材料具有较大的比表面积,但存在利用率低、孔道堵塞、电阻较大等问题.针对上述问题,研究人员对分级结构多孔碳材料开展了广泛的研究.本工...