可再生材料制备电解质和电极有望为储能材料的设计提供一种创新的可持续化学方法，并扩大废弃物的应用领域。在可再生材料中，从木材生物质中提取的木质素是第二丰富的可再生天然聚合物，木质素作为生产能源、材料或化学品的原料，减少人们对不可再生矿物燃料来源的依赖。木质素是一种高度交联的芳香族杂聚物，含有大量羰基、酚类或酚酸类化合物。因此，木质素的不同化学功能使其成为高性能电极和电解质有望的候选材料。目前，研究者对木质素及其衍生物进行了研究，制备了可用于柔性储能装置的凝胶电解质。但是，它们的性能还不能同时满足电化学性能和力学性能。

　　近日，研究者将化学交联木质素水凝胶电解质与电纺木质素/聚丙烯腈纳米纤维电极相结合，制备了全木质素基柔性超级电容器。首先，通过碱催化开环聚合和交联反应合成了交联木质素水凝胶电解质。然后，通过静电纺丝和自活化过程制备了自支撑柔性复合纳米纤维电极。木质素基水凝胶电解质的交联网络具有较高的离子电导率和机械完整性，而自支撑柔性复合电极由于多孔通道互联而具有优异的电荷存储能力和动力学特性。结果表明，该超级电容器具有129.23 F g^-1的高电容，电容保持率在95%以上，超过10,000次循环，并在不同弯曲角度下具有灵活性和耐久性。此外，这些可再生、柔性的超级电容器提供的最大能量和功率密度分别为4.49 Wh kg^-1和2.63 kW kg^-1。相关研究成果以“Renewable flexible supercapacitors based on all-lignin-based hydrogel electrolytes and nanofiber electrodes”为题目发表于期刊Journal of Materials Chemistry A上。

基于木质素水凝胶电解质和木质素/PAN碳纳米纤维电极制备全固态柔性超级电容器的实验方案

　　论文链接：https://doi.org/10.1039/C9TA03519B