Page 31 - 《精细化工》2021年第12期

第 38 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.38, No.12
2021 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2021

综论
纤维状柔性超级电容器的研究进展

郑贤宏，胡侨乐，聂文琪，王宗乾

（安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000）

摘要：随着智能可穿戴设备的快速发展，对柔性能量储存设备提出了更高的要求。纤维状超级电容器具有柔性、
轻质、功率密度高、循环寿命长、快速充放电的优势，在可穿戴领域展现出广泛的应用潜力。碳纳米管纤维、
石墨烯纤维和碳纤维具有较高的电导率，可以满足超级电容器电导率的要求，被认为是理想的纤维状超级电容
器的电极材料。主要综述了碳纳米管纤维、石墨烯纤维和碳纤维基超级电容器的制备方法、电化学性能和纤维
状超级电容器的应用，重点介绍了一些国内外代表性的研究工作。最后分析了纤维状超级电容器研究中存在的
问题，并对未来的研究方向和发展趋势进行了预测和展望。
关键词：碳纳米管纤维；石墨烯纤维；碳纤维；超级电容器；自充电纺织品
中图分类号：TQ342.74；TM53 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 12-2393-11

Advances in flexible fiber-shaped supercapacitors

ZHENG Xianhong, HU Qiaole, NIE Wenqi, WANG Zongqian
（School of Textile and Garment, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, Anhui, China）

Abstract: With the rapid development of intelligent wearable electronics, higher requirements are desired
for flexible energy storage devices. Fiber-shaped supercapacitors have great potential applications on
wearable electronics due to their good flexibility, light weight, high power density, long cycling life and fast
charge-discharge. Carbon nanotube fibers, graphene fibers, carbon fibers have high conductivity and can
meet the requirements of supercapacitor conductivity, which are considered as ideal electrode materials for
fibrous supercapacitors. The preparation methods, electrochemical properties and applications of carbon
nanotube fibers-based, graphene fibers-based and carbon fibers-based supercapacitors are reviewed. Some
representative research work at home and abroad are introduced emphatically. Finally, the problems existing
in the research of fibrous supercapacitors are analyzed, and the future research direction and development
trend are predicted and prospected.
Key words: carbon nanotube fibers; graphene fibers; carbon fibers; supercapacitors; self-powered textiles

超级电容器也被称为电化学电容器，是一种能 常见的纤维电极材料主要包括碳纳米管（CNT）纤
量密度介于平板电容器和电池之间的储能设备，由 维、碳纤维、石墨烯纤维及其复合纤维等。CNT 纤
于其具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电、 维具有较好的柔韧性，较高的电导率和拉伸强度，
操作安全等优势，在能源领域备受关注 [1-2] 。纤维状 然而，成本高、宏观组装过程中 CNT 的团聚导致其
超级电容器继承了超级电容器的一系列优势，并具 具有较低的比表面积和比电容；碳纤维虽然具有较
有纤维材料的轻质、柔性、可弯曲性和可编织的特 好的导电性和柔韧性，但表面光滑、结构致密、化
点，能够满足智能可穿戴电子器件的要求，在柔性 学惰性，超低的比表面积决定了其超低的比电容；
智能可穿戴领域展示出广泛的应用前景。因此，近 石墨烯纤维具有比 CNT 纤维和碳纤维更低的生产
[3]
年来各种纤维状超级电容器被广泛研究 。作为超 成本、更高的比表面积和电导率，以及可调的孔洞
级电容器的电极材料，要求纤维具有一定的电导率， 结构，因此在纤维超级电容器领域具有更广泛的应

收稿日期：2021-06-26; 定用日期：2021-08-30; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210662
基金项目：安徽省自然科学基金（2008085QE213）；安徽省重点研究与开发计划项目（202004a06020055）
作者简介：郑贤宏（1990—），男，讲师，E-mail：1907059@ahpu.edu.cn。