纳米纤维素用于制备超级电容器柔性电解质隔膜

由于纳米纤维素具有良好的力学性能、亲水性、精细的纳米结构和高孔隙率等优点，被广泛用作超级电容器的隔膜/电解质。Lee等报道了一种具有双层纳米结构和高孔隙率的纳米多孔纤维素分离器。在这项工作中，顶层是三吡啶功能化CNF的纳米多孔薄垫，支撑层是静电纺聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈的厚大孔垫。独特的多孔双层分层/不对称结构平衡了离子输运率和泄漏电流。采用这种独特的纳米纤维素基分离器组装的装置的循环性能得到了实质性的改善。

Wu和同事报道了一种柔性纤维素基水凝胶膜，具有分层孔隙度和双交联结构。在膜内，纤维素和聚丙烯酰胺(PAM)通过PDA交联。

通过调节多巴胺/丙烯酰胺的比例，发现影响水凝胶力学性能的关键因素是水凝胶网络中丰富的氢键分布和PDA中儿茶酚基的π -π堆积。优化后的C4-DM-40 (cellulose4 - PDA-PAM-40)具有较好的自愈性和力学性能。Fe3+功能化的水凝胶增强了水凝胶的灵敏度和电导率。值得注意的是，活性炭材料被沉积在C4-DM-40水凝胶膜上，构建了一个集成的微型超级电容器。该一体化器件在10 mV s−1时显示出394.1 F cm−3的高容量电容和275.8 mF cm−2的面电容。Yu等采用可扩展的简单溶液相转化方法，展示了一种可再生、透明、柔性的介孔纤维素膜(mCel-membrane)。mcel膜具有71.78%的高孔隙率和均匀的~24.7 nm介孔。以饱和KOH为电解质的mcel膜具有良好的机械稳健性和柔韧性，离子电导率高达325 mS cm−1，电解质保留率高达451.2 wt%。

因此，凝胶或固态隔膜/电解质的高离子电导率和稳定性对于提高超级电容器的能量密度和安全性在实际应用中也是必不可少的。纳米纤维素具有成本低、机械强度和柔韧性好、热稳定性和化学稳定性高等特性，可以满足聚合物隔膜或电解质的关键要求。

在纳米纤维素基电解质中添加或修饰氧化还原活性材料的新策略可以提高超级电容器的能量密度。氧化还原添加剂通过在电极-电解质界面的快速电子转移和可逆法拉第反应提供额外的伪电容，从而显著提高比电容。此外，在纳米纤维素电解质中构建交联网络或离子键可以赋予超级电容器额外的功能，如可拉伸性和自愈性。

由于纳米纤维素基复合材料具有成本低、机械强度强、多孔性强等优点，不仅可以应用于超导电池，还可以用于制造其他类型的EES系统，特别是可充电电池，如lib、lsb、钠离子电池(SIBs)等。