Page 31 - 《精细化工》2023年第11期
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第 11 期 王林林，等: 纤维素基导电水凝胶研究进展 ·2343·
SABORÍO 等 [63] 将羧甲基纤维素（CMC）与柠 超级电容器（图 6b），通过集成结构减少了电致变
檬酸交联形成的水凝胶组装到用相同材料配制的固 色超级电容器（ESC）的层数和层间的接触电阻，
体电解介质电极上，获得了一种柔性、轻质、坚固、 实现高性能储能和光调控性能，纤维素的天然多孔
便携式的羧甲基纤维素对称超级电容器（OESC）（图 结构使其成为构建电极材料和储能器件的优良基
6a）。该电容器的比电容可高达为 0.9 mF/g，经过 2500 材。WANG 等 [65] 通过在甲基橙和三氯化铁的作用
次循环后仍具有较高最大能量密度（0.11 mW·h/kg）， 下，获得了由 TEMPO 氧化纤维素增强的弹性聚吡
这归因于水凝胶多孔结构有利于电解质的渗透，增 咯（PPy）水凝胶（图 6c），制备的水凝胶具有导
强了离子转移动力学。该法利用环保材料和廉价的 电性、高弹性和机械稳定性，由该水凝胶制成的对
化学工艺在室温下的水介质中进行实验，使得柔性 称固态超级电容器具有良好的电化学性能，可以
纤维素基超级电容器在绿色环保和大规模生产有了 串联成电子电路点亮 LED 灯泡，TEMPO 氧化纤
新的突破。KE 等 [64] 利用纤维素、聚丙烯酰胺和聚 维素增强的 PPy 水凝胶所有特性为潜在的储能应
苯胺制备的复合水凝胶（CPP）构建了对称双功能 用开辟了道路。
图 6 基于 CMC/柠檬酸水凝胶的超级电容器（a） [63] ；基于 CPP 水凝胶的超级电容器（b） [64] ；基于 PPy 水凝胶的超
级电容器（c） [65]
Fig. 6 CMC/citric acid hydrogel-based supercapacitor (a) [63] ; CPP hydrogel-based supercapacitor (b) [64] ; PPy hydrogel-based
supercapacitor (c) [65]
WAN 等 [66] 通过在纤维素、植酸水凝胶上原位生 分流失，从而影响离子在水凝胶中的运输，降低导
长聚苯胺，制备了一种具有三明治形状结构的柔性、 电性，采用保湿方法制备的 C-ECH 在电容器的应用
可拉伸和高离子导电性的纤维素/植酸/聚苯胺水凝 方面具有一定的研究价值。
胶，并将制备的导电水凝胶组装成一体式超级电容 3.3 电池
器，其优异的性能归因于纤维素基体中原位聚合的 随着人们对可穿戴柔性电子产品需求的日益增
聚苯胺颗粒，有效降低了电极与电解质之间的界面 加，可穿戴柔性电子产品的供电问题是面临的一个
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电阻，该一体化超级电容器电流密度为 1 mA/cm ， 挑战，而纤维素基导电水凝胶优异的导电性能和机
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最大能量密度为 168.2 μW·h/cm ，最大功率密度 械性能。使其在柔性电池的设计和应用方面具有广
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为 669.1 μW/cm ，是一种优异的柔性一体式超级电 阔的前景。QUAN 等 [67] 采用高浓度 ZnCl 2 水溶液溶
容器。 解麦秸纤维素，在 CaCl 2 和食品级山梨糖醇的作用
研究表明，C-ECH 在电容器方面具有很好的应 下得到的 Sor-Cel 电解质具有优异的抗冻能力、机械
用前景，但某些方面仍需要进一步探究：（1）通过 性能、附着力和离子电导率（20 和–40 ℃时离子电
控制聚合时间来调节储能容量，提高储能能力和柔 导率分别为 35.4 和 19.7 mS/cm）。组装的柔性锌
性；（2）电容器长时间的工作会导致水凝胶中的水 PANI 电池即使在极端条件下也能提供卓越的电化
