纳米纤维素基碳电极的研究进展
摘要：随着制造技术的飞速发展，电子设备的微型化和可穿戴化已经出现在人们的生活中，人们对电子设备的需求也日益增加。然而，为这些器件供电的刚性电池已经不能满足其要求，因此柔性微型电容器以其体积小、重量轻、循环性能好、可逆性高而成为研究热点。在研究发展过程中，纤维素基导电复合材料引起国内外学者的广泛关注，其原料为纳米纤维素，纳米纤维素不仅可生物降解、绿色可再生、力学性能高，还可赋予导电材料一定的柔韧性，促进了电子产品的绿色化、小型化发展。除此之外，相较于粉末状多孔碳，自支撑碳电极能够直接应用于超级电容器的组装中，无需与额外的辅助物质复合，能够大幅度地简化超级电容器的生产工序。
关键词：微型柔性超级电容器、纳米纤维素、自支撑电极
1研究背景及意义
超级电容器是一种新型的储能器件，具有功率密度高、循环寿命长等特点。微型超级电容器（micro-supercapacitors,MSCs）作为一种新型的微型化储能装置，因其高电容、大能量密度以及充放电速率高等显著特点，引发了众多研究人员的关注。
多孔炭是目前广为使用的一种超级电容器电极材料，然而传统活化方法制备多孔碳时，若使用物理活化方法造孔，耗时耗力效率不高；所以多选用化学活化法，但使用化学活化方法造孔时，活化强度过大破坏其结构使其呈粉末状。粉末状多孔炭需与导电物质、粘结剂以及集流体复合后才能制备成超级电容器用碳电极。不仅提高了生产成本使生产工序更复杂，大大降低了电化学活性物质占比，使混合电容器系统的总能量密度降低，还因体积较大而无法用于微型超级电容器的制备。
随着近年来便携式电子设备的流行，对各种技术进行小型化与集成化升级受到了极大的关注。虽然可穿戴式传感器、柔性显示器等先进技术已经步入商业化生产阶段，但与之配套能量存储设备的发展始终落后于这些电子设备的需求。此外，环境、医疗、生物等领域也极其期待小型化电源。
近年来微型柔性储能器件的设计中面临能量密度较小、评价体系不健全、集成化困难、制备成本较高和安全系数偏低的挑战。这些因素致使电极易发生不可逆变形、活性材料脱落以及漏液等问题，最终导致器件失效甚至燃烧或爆炸。针对这些问题，采用电极一体化设计，制备自支撑或活性材料负载的柔性电极材料具有广泛的研究前景。
2国内外研究现状
