静电纺丝制备生物质基纳米纤维用于储能装置，有哪些优势？
静电纺丝制备生物质基纳米纤维用于储能装置，有哪些优势？
采用静电纺丝技术制备的生物质基纳米纤维具有独特的多孔结构、高比表面积、成本低、易获得等优点，在电化学储能器件中具有广泛的应用。近期，东北电力大学姜海峰副教授发表综述，介绍了静电纺丝制备生物质基纳米纤维用于储能装置的研究进展。相关内容以“Advances in biomass-based nanofibers prepared by electrospinning for energy storage devices”为题目，发表于期刊《Fuel》上。
生物质基纳米纤维的优势
使用生物质及其衍生物作为纳米纤维原料具有以下优势：
来源广泛，成本低：生物质资源丰富，可再生，储量大，是纳米纤维的低成本原料。
工艺简化：生物质作为原料，可以简化制备过程中搅拌和加热的处理时间，从而提高生产效率。
环境友好、低碳：生物质被认为是“零碳”资源，将其作为纳米纤维的原料，有利于实现绿色、低碳、可持续的能源发展，有助于减少社会碳排放。
这些优点使得生物质及其衍生物有利于以低成本制备高性能纳米纤维，并具有环境效益。
综述的主要发现
生物质衍生的电纺纳米纤维具有独特的孔隙结构、高比表面积、低成本和易得性，使其成为电化学储能器件的有前途的材料。
由不同生物质组分及其衍生物制备的电纺纳米纤维的特性差异很大，导致在电化学储能器件中的电化学性能不同。
木质素基纳米纤维具有丰富的孔隙结构，有效促进了电解质离子的吸附，使这些导电活性材料能够在高频率下进行一系列电化学反应。
纤维素基纳米纤维在各种电解质中具有良好的润湿性，有利于拓宽电位窗口。
使用纤维素基纳米纤维的电极可以承受连续充放电过程中发生的结构变化，确保其长期稳定运行。
由其他生物质原料（如蛋白质）制备的纳米纤维富含氮。在电化学储能器件中，这可以通过增加赝电容有效提高比功率密度和能量密度。
生物质原料的选择及其处理方法对于获得具有优异电化学性能的纳米纤维尤为重要。
在碳化过程中有效调节纳米纤维材料的结构仍然是一个挑战。
图1 近十年来关于“电化学储能”主题的出版物数量。通过Web of Science搜索。
图2 (a)静电纺丝示意图。(b)碳纳米纤维合成示意图。
图3 不同植物木质素的提取工艺及其电化学性质。
图4 (a)改性原则。(b)纤维制备示意图。(c)木质素基碳纳米纤维超级电容器工艺。
图5 (a)水凝胶基质的设计。(b)制备高度膨胀水凝胶的方法。(c)制备多孔碳材料的简易模板策略。(d)复合材料示意图。(e)自组装和化学活化法制备木质素基材料。(f)氮掺杂层次化多孔木质素衍生碳材料的制备。
图6 (a)醋酸纤维素/PVDF复合膜的制备。(b)纤维素/PVDF-HFP复合材料的SEM图像。(c)热处理试验。(d)纳米纤维的SEM和TEM图像。