DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113700

生物质基碳纳米纤维（CNFs）是一种很有前途的超级电容器电极材料。然而，利用静电纺丝技术在不进行任何化学和物理活化的情况下制备生物质基多孔CNFs仍然是一项挑战，尤其是在使用木质纤维素整体组分时。本文提出了一种通过静电纺丝乙酰化甘蔗渣（ASCB）和聚丙烯腈（PAN）的混合物，随后进行碳化处理以合成分层多孔CNF的可行方法。碳化过程中ASCB的降解引起了多尺度缺陷，这种缺陷导致分层孔隙的形成并赋予了CNF柔性。CNFs的比电容和面积电容分别为289.5F/g和64.2μF/cm2。衍生自CNFs的柔性全固态对称超级电容器（ASSC）具有较高的功率密度（1.26 kW kg-1）和能量密度（56.0 W h kg-1），以及较高的电容保持率和良好的循环稳定性。这种合成策略为利用木质纤维素生物质整体组分并探索其在高性能柔性电极材料中的应用提供了一条可行的途径。

图1.CNFs电极和柔性超级电容器的合成示意图。

图2.不同SCAB衍生CNFs的（a-c）SEM和（d-i）TEM图像。ASCB/PAN混合物的重量比为（a,d,g）0:10,（b,e,h）3:7和（c,f,i）5:5。（j-l）CNF-800和（m）PAN-CNF-800柔性实验的数码照片。

图3.不同电纺纳米纤维的表征。（a）傅里叶变换红外（FTIR）光谱，（b）拉曼光谱，（c）解卷积N1s的高分辨率XPS光谱，（d）氮气吸附/解吸等温线和（e）BJH孔径分布曲线。

图4.不同CNFs在6M KOH水溶液中的电化学性能。（a）扫描速率为80mV/s时的CV曲线。（b）电流密度为0.5A/g时的GCD曲线。（c）不同电流密度下的Cs。（d）拟合奈奎斯特图的等效电路模型。（e）奈奎斯特图和（f）扩散阻力（σ）。

图5.CNF-800在1M H2SO4水溶液中的电化学性能。（a）CV曲线。（b）GCD曲线。（c）CNF-800在不同电解质体系中的Cs。（d）快慢动力学电容贡献示意图（1M H2SO4）。CNF-800不同过程的电容贡献直方图。（e）1M H2SO4和（f）6M KOH（绿色，快速动力学过程；橙色，慢动力学过程）。

图6.全固态对称超级电容器装置（CNF-800//CNF-800）的电化学性能。（a）以不同扫描速率收集的CV曲线。（b）不同电流密度下的Cs。（c）以50mV/s获取的CNF-800//CNF-800在不同电位窗口下的CV曲线。（d）以50mV/s获取的不同弯曲角度下的CV曲线。（e）循环性能和充放电效率。（f）Ragone图以及与之前报道的性能比较。