DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.120353

传统的疏水性粘合剂会阻碍离子可及性，从而限制了超级电容器性能。在此，本研究展示了植物衍生的环保纤维素纳米纤维（CNF）作为生物炭（BN-Ac）基超级电容器粘合剂的潜力。CNF粘合剂保留了BN-Ac的微孔并改善了润湿性，而聚偏氟乙烯（PVDF）粘合剂则填充了微孔并阻碍了离子传导路径。合成的BN-Ac/CNF在5A/g时的电容为268.4F /g，比BN-Ac/PVDF高出1.4倍。此外，用CNF替换PVDF时，在2.1和2.5kW/kg功率下的能量密度从4.6提高到5.7 Wh/kg。更重要的是，BN-Ac/CNF在10000次充电/放电循环之后的容量保持率高达96.2 %。该电极的高电容可归因于亲水性CNF粘合剂改善的润湿性和降低的本体电解质电阻。同时，这项研究展示了一种改善超级电容器性能的简便策略，有利于促进CNF在能源设备中的绿色应用。

图1.（a）基于活性香蕉生物炭/CNF粘合剂的纽扣电池超级电容器的制备示意图和生物炭-CNF集成的内部形态，（b）BN-Ac和（c）BN-Ac/CNF的SEM图像，（d）BN-R、BN-Ac、BN-Ac/CNF和BN-Ac/PVDF的N2吸附-解吸等温线，以及（e）孔径分布。

图2.（a）CNF、BN-R、BN-Ac和BN-Ac/CNF的宽幅XPS全扫描，（b）C1s和（c）O1s高分辨率峰自动去积卷，（d）BN-Ac和BN-R在N2和空气气氛下的TGA曲线，以及（e）BN-Ac的XRD和（f）拉曼光谱。

图3.CNF和PVDF粘合剂基BN-Ac电极的GCD曲线（a和b）、奈奎斯特图（c和d）以及在10A/g下循环10,000次后的耐久性（e和f）。[实验条件：三电极系统和6M KOH水系电解质]。

图4.BN-Ac和其他参考样品的（a）CV、（b）GCD和（c）奈奎斯特图比较；BN-Ac在（d）不同扫描速率下的CV图和在（e）不同电流密度下的GCD曲线；以及（f）BN-Ac和其他参考样品的比电容与电流密度的关系。[实验条件：三电极系统和6M KOH水系电解质]。

图5.BN-Ac在（a）不同扫描速率下的CV曲线和在（b）不同电流密度下的GCD曲线，（c）BN-Ac/CNF和BN-Ac/PVDF的奈奎斯特曲线，（d）不同电极上的水接触角，（e）BN-Ac/CNF和BN-Ac/PVDF的比电容与电流密度的关系，以及（f）在2A/g下循环5000次后的耐久性。[实验条件：对称的纽扣电池系统和6M KOH水系电解质]。